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单元评估检测(六)
第7章
(90分钟 100分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.(易错题)生产、生活中常用到化学原理,下列做法不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.试验室中配制FeCl3溶液时,应向其中加入少量浓盐酸
B.合成氨工业中使用铁触媒作催化剂
C.将FeCl3溶液加热蒸干最终得不到FeCl3固体
D.热的纯碱溶液去油污效果好
2.(2021·龙岩模拟)合成氨时,既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可实行的方法有( )
①减压 ②加压 ③升温 ④降温 ⑤准时从平衡混合气中分别出氨
⑥补充N2和H2 ⑦加催化剂 ⑧削减N2或H2的量
A.③④⑤⑦ B.②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦
3.在确定温度下的恒容密闭容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明下述反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度
③B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量
⑤混合气体总质量
A.②③⑤ B.①②③ C.②③④ D.①③④⑤
4.(2021·杭州模拟)化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果,下列图像描述正确的是( )
A.图①可以表示对某化学平衡体系转变温度后反应速率随时间的变化
B.图②表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)的影响,且甲的压强大
C.图③表示向Al2(SO4)3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液,生成沉淀的量与滴入NaOH溶液体积的关系
D.图④表示在2 L的密闭容器中发生合成氨反应时N2的物质的量随时间的变化曲线,0～10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d
5.(2022·漳州模拟)相同温度下,在体积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
试验测得起始、平衡时的有关数据如下表:
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
平衡时反应
中的能量变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量akJ
②
2
3
0
放出热量bkJ
③
2
6
0
放出热量ckJ
下列叙述正确的是( )
A.放出热量关系:a<b<92.4
B.三个容器内反应的平衡常数:③>①>②
C.达到平衡时氨气的体积分数:①>③
D.N2的转化率:②>①>③
6.汽车尾气净化中的一个反应如下:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.8kJ·mol-1,在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,当转变其中一个条件X,Y随X的变化,符合图中曲线的是( )
A.当X表示温度时,Y表示平衡常数K
B.当X表示温度时,Y表示CO的转化率
C.当X表示N2的物质的量时,Y表示NO的转化率
D.当X表示NO的物质的量时,Y表示平衡常数K
7.设反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol-1,反应②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH=bkJ·mol-1,以上两反应的平衡常数分别为K1和K2。在不同温度下,K1、K2的值如下:
T/K
K1
K2
973
1.47
2.38
1 173
2.15
1.67
下列有关叙述正确的是( )
A.b>0
B.在973K下增大压强,K2增大
C.a>b
D.在常温下反应①确定能自发进行
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(12分)(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示可逆反应进行得越完全,K值大小与温度的关系是:温度上升,K值__________(填“确定增大”、“确定减小”或“可能增大也可能减小”)。
(2)在一体积为10 L的容器中,通入确定量的CO和H2O,在800℃时发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,CO和H2O的物质的量浓度变化如图所示,则:
①0～4 min时间段平均反应速率v(CO)=________mol·L-1·min-1。
②在800℃时该反应的化学平衡常数K=________________(要求写出表达式及数值),CO的转化率=________。
③在800℃时,若反应开头时此容器中CO和H2O的浓度分别为0.20 mol·L-1和0.80 mol·L-1,则达到平衡时CO转化为CO2的转化率是________。
9.(13分)“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:
(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。已知在1 100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度上升,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”);
②1 100℃时测得高炉中,[CO2]=0.025 mol·L-1,[CO]=0.1 mol·L-1,则在这种状况下,该反应向________进行(填“左”或“右”),推断依据是 _______________
_________________________________________。
(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①从反应开头到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________。
②反应达到平衡后,下列措施能使增大的是________。
A.上升温度 B.再充入H2 C.再充入CO2
D.将H2O(g)从体系中分别 E.充入He(g)
10.(16分)(探究题)甲、乙两争辩小组打算用试验探究的方法证明化学反应具有确定的限度,在确定条件下会达到“平衡状态”。
Ⅰ.甲组:取5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液于试管中,滴加0.1 mol·L-1FeCl3溶液2 mL,发生如下反应:2Fe3++2I-====2Fe2++I2。为证明该反应具有可逆性且有确定限度,他们设计了如下试验:
①取少量反应液,滴加AgNO3溶液,发觉有少量黄色(AgI)沉淀,证明反应物没有反应完全;
②再取少量反应液,加入少量CCl4振荡,发觉CCl4层显浅紫色,证明萃取到I2,即有I2生成。
结合①②的结论,他们得出该反应具有确定的可逆性,在确定条件下会达到反应限度。
请回答:
(1)老师指出他们上述试验中①不合理,请说明缘由并提出改进的方法是______
______________________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的状况下,还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2,这种方法是 ___________________________________。
Ⅱ.乙组:取4 mL 1 mol·L-1CaCl2溶液于试管中,发觉滴入1 mol·L-1Na2SO4溶液6 mL后已经观看不到有沉淀增加了,发生的反应是:CaCl2+Na2SO4====CaSO4↓+
2NaCl。请你设计一个简洁试验,验证上述反应具有可逆性和反应限度,简要列出试验步骤和结论。
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
11.(17分)(2021·南平模拟)在100℃时,将0.100 mol的四氧化二氮气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中,隔确定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据:
时间(s)
0
20
40
60
80
c(N2O4)/mol·L-1
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol·L-1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
(1)该反应的平衡常数表达式为___________;
从表中数据分析:c1___________c2;c3___________c4(填“>”“<”或“=”)。
(2)在图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。
(3)在上述条件下,从反应开头至达到化学平衡时,四氧化二氮的平均反应速率为_________mol·L-1·s-1。
(4)达平衡后下列条件的转变可使NO2气体浓度增大的是___________。
A.增大容器的容积 B.再充入确定量的N2O4
C.分别出确定量的NO2 D.再充入确定量的He
(5)若起始时充入NO2气体0.080 mol,则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
答案解析
1.【解析】选B。A项,FeCl3在溶液中发生水解反应,加入少量浓盐酸可以抑制FeCl3的水解;B项,合成氨中使用铁触媒作催化剂是为了加快反应速率,与平衡移动没有关系;C项,FeCl3溶液的水解反应为吸热反应,上升温度水解程度增大,蒸干时得到的是Fe(OH)3;D项,C在溶液中存在水解,热的纯碱溶液水解程度大,溶液的碱性强,洗涤油污效果好;故只有B项不能用勒夏特列原理解释。
2.【解析】选C。工业合成氨的反应为N2+3H22NH3(正反应为放热反应),该反应的正反应是一个气体总体积缩小的放热反应。加压、升温、使用催化剂、准时补充N2和H2都能加快反应速率;加压、降温、准时补充N2和H2、准时从平衡混合气中分别出氨都能使平衡向正反应方向移动,提高氨的产率。故既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可实行加压、准时补充N2和H2的方法。
3.【解析】选A。由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,所以反应前后气体的物质的量和容器内的压强始终不变,①、④错;由于反应前后容器的体积不变,但是反应物中A为固体,反应没有达到平衡前混合气体的质量始终发生变化,当达到平衡后混合气体的质量才不发生变化,⑤对;依据ρ=m/V,可知当达到平衡时混合气体的密度也不发生变化,②对;由于反应没有达到平衡前B的物质的量始终在发生变化,只有反应达到平衡时B的物质的量才不发生变化,B的浓度才不变,③对,所以选A。
4.【解析】选D。转变温度后反应速率要增大都增大,A错误;反应是气体总体积不发生转变的反应,增大压强,平衡不移动,到达平衡所用的时间缩短,B错误;C中氢氧化镁不溶于氢氧化钠,错误;由图像可得,0～10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1,加压后平衡向正反应方向移动,D正确。
5.【解析】选A。可逆反应不能进行到底,②是加入了反应物N2,H2的转化率增大,放出热量关系:a<b<92.4,选项A正确;温度不变,平衡常数不变,选项B错误;③和①比较,相当于加压,平衡正向移动,达到平衡时氨气的体积分数:③>①,选项C错误;由对C选项的分析可知N2的转化率③>①;②中N2的浓度比①大,转化率减小,故N2的转化率是③>①>②,选项D错误。
6.【解题指南】解答该题应当留意以下两点:
(1)化学平衡常数只与温度有关,正反应放热的反应,上升温度,平衡常数减小。
(2)转变影响平衡的因素时,反应物转化率的变化。
【解析】选D。化学平衡常数只与温度有关,该反应的正反应为放热反应,上升温度,平衡常数减小,A错;NO的物质的量的多少对平衡常数没有影响,D对;上升温度,平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小,B错;增加N2的物质的量,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率减小,C错。
7.【解析】选C。平衡常数只与温度有关,温度不变时,增大压强,K2不变;K1随温度上升而增大,a>0,K2随温度上升而减小,b<0,故a>b,对于反应①能否自发进行,要看ΔH-TΔS的值。
8.【解题指南】解答该题应留意以下两点:
(1)化学平衡常数与温度的关系及其计算。
(2)依据平衡常数计算反应物的转化率。
【解析】(1)化学平衡常数与温度有关,若正反应为吸热反应,上升温度,平衡常数增大;若正反应为放热反应,上升温度,平衡常数减小,所以温度上升,K值可能增大,也可能减小。
(2)①依据图像可知,在4 min内CO的浓度变化为0.12 mol·L-1,所以CO的反应速率为0.12 mol·L-1/4 min=0.03 mol·L-1·min-1。
②由图像可知,反应在4 min时达平衡,CO和H2O的平衡浓度分别为0.08 mol·L-1、0.18 mol·L-1,CO2和H2的浓度分别为0.12 mol·L-1、0.12 mol·L-1,所以该反应的平衡常数为:K===1.0。
CO的转化率为0.12 mol·L-1/0.20 mol·L-1×100%=60%。
③设达到平衡时CO转化的浓度为x,则达到平衡时CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为0.20-x、0.80-x、x、x。所以依据平衡常数表达式x2/(0.80-x)(0.20-x)=
1.0,x=0.16 mol·L-1,CO的转化率为0.16 mol·L-1/0.20 mol·L-1×100%=80%。
答案:(1)可能增大也可能减小
(2)①0.03 ②==1.0 60% ③80%
9.【解题指南】解答该题应留意以下两点:
(1)依据热化学方程式推断K值随温度变化及利用K值推断反应进行的方向。
(2)第(2)小题中要留意达到平衡的时间是10 min。
【解析】(1)①由于炼铁反应为吸热反应,上升温度,平衡常数增大。
②FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)在1 100℃时的平衡常数为0.263,此时Qc=[CO2]/[CO]=0.025 mol·L-1/0.1 mol·L-1=0.25<0.263,说明反应没有达到平衡,反应向右进行。
(2)①依据反应过程中CO2的浓度变化可知,从反应开头到达平衡,CO2的浓度变化为0.75 mol·L-1,所以H2的浓度变化为3×0.75 mol·L-1=2.25 mol·L-1,H2的反应速率为2.25 mol·L-1/10 min=0.225 mol·L-1·min-1。
②使增大,需要使平衡向正反应方向移动,上升温度,平衡向逆反应方向移动,A错;再充入H2,CH3OH的浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,B对;再充入CO2,CO2的转化率减小,CO2浓度增大,CH3OH浓度虽然增大,但是不如CO2浓度增大的多,比值减小,C错;将H2O(g)从体系中分别出来,平衡向右移动,CH3OH浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,D对;充入He对平衡无影响,比值不变,E错。
答案:(1)①增大 ②右 由于[CO2]/[CO]=0.25<0.263
(2)①0.225 mol·L-1·min-1 ②B、D
10.【解析】Ⅰ.为证明化学反应2Fe3++2I-====2Fe2++I2具有确定的可逆性,可以考虑检验反应后的溶液中还存在着这四种离子。从反应的量考虑,I-是相对过量的,故不能考虑检验I-,为检验的便利、典型,所以只需检验最终溶液中还存在着Fe3+和I2即可,可分别接受KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4萃取)等合理方法。
Ⅱ.从反应物的量来看,Na2SO4溶液是相对过量的,若该反应具有可逆性,则Ca2+未反应完全,可在滤液中加Na2CO3沉淀未反应的Ca2+。因S相对过量,故不能用来检验S的存在来证明该反应的可逆性。
答案:Ⅰ.(1)该反应中KI过量,故不能直接检验是否存在I-。取少量溶液滴加KSCN溶液,若毁灭红色,则证明还有Fe3+未完全反应
(2)取少量反应液,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,则说明生成了I2
Ⅱ.将混合物过滤,在滤液中加入1 mol·L-1Na2CO3溶液,若毁灭白色沉淀,说明该反应具有确定的反应限度,不能完全进行到底
11.【解析】(1)该反应的化学方程式为N2O4(g)2NO2(g),其平衡常数表达式为K=;由表中数据可求得c1=0.070,c2=0.100,c1<c2,反应至60 s时已达到化学平衡状态,因此c3=c4。
(3)由表中信息得从反应开头至达到化学平衡时NO2的反应速率为=0.002 mol·L-1·s-1,v(N2O4)=v(NO2)/2=0.001 mol·L-1·s-1。
(4)增大容器的容积不管平衡如何移动,反应物和生成物的浓度均减小,A错误;平衡后再充入确定量的N2O4,平衡正向移动,NO2的浓度增大,B正确;分别出确定量的NO2,虽然平衡正向移动,但NO2气体的浓度减小,C错误;在容器容积不变的状况下再充入稀有气体He,反应物和生成物的浓度均不变,化学平衡不移动,NO2气体的浓度不变,D错误。
(5)在题设条件下反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K===0.36,现充入NO2气体0.080 mol,相当于0.040 mol N2O4,设达平衡时转化了xmol·L-1的N2O4,则有K===0.36,解得x=0.030,即达到平衡时混合气体中有0.060 mol NO2和0.010 mol N2O4,即NO2的转化率为25%。
答案:(1)K= < =
(2)
(3)0.001 (4)B (5)25%
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