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化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
李仕才
模擬試題(滿分100分)
一、選擇題(單選題,每題6分共7題42分)
1.若C+CO2 2CO(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)),反應(yīng)速率為v1;N2+3H2 2NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),反應(yīng)速率為v2。對(duì)于上述兩個(gè)反應(yīng),當(dāng)溫度升高時(shí),v1和v2的變化情況為 ( )
A.同時(shí)增大 B.同時(shí)減小
C.v1增大,v2減小 D.v1減小,v2增大
2.據(jù)報(bào)道,在300℃、70 MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)。
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A.使用Cu-Zn-Fe催化劑可大大提高生產(chǎn)效率
B.反應(yīng)需在300℃進(jìn)行可推測(cè)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
C.充入大量CO2氣體可提高H2的轉(zhuǎn)化率
D.從平衡混合氣體中分離出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
3.恒溫恒容條件下,下列敘述正確的是 ( )
A.相同的甲、乙兩容器中分別加入1 g SO2、1 g O2與2 g SO2、2 g O2,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達(dá)到平衡,SO2的轉(zhuǎn)化率前者大
B.反應(yīng)2HI(g) H2(g)+I(xiàn)2(g)達(dá)到平衡,增大HI的物質(zhì)的量,平衡不移動(dòng)
C.反應(yīng)2HI(g) H2(g)+I(xiàn)2(g)達(dá)到平衡,增大HI的物質(zhì)的量,HI的分解率和體積分?jǐn)?shù)均不變
D.反應(yīng)2NO2(g ) N2O4(g)達(dá)到平衡時(shí),再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g),重新達(dá)到平衡時(shí),與第一次平衡時(shí)相比,NO2的體積分?jǐn)?shù)增大
4.反應(yīng)aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)達(dá)到平衡時(shí),M的體積分?jǐn)?shù)y(M)與反應(yīng)條件的關(guān)系如下圖所示。其中z表示反應(yīng)開始時(shí)N的物質(zhì)的量與M的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是 ( )
A.同溫同壓同z時(shí),加入催化劑,平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
B.同壓同z時(shí),升高溫度,平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
C.同溫同z時(shí),增加壓強(qiáng),平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
D.同溫同壓時(shí),增加z,平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
5.已知:4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ/mol,該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同,下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是( )
6.相同溫度下,體積均為0.25 L的兩個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ/mol。實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
容器編號(hào)
起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol
達(dá)平衡時(shí)體系能量的變化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出熱量:23.15 kJ
②
0.9
2.7
0.2
放出熱量:Q
下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A.容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)N2、H2的轉(zhuǎn)化率相等
B.平衡時(shí),兩個(gè)容器中NH3的體積分?jǐn)?shù)均為
C.容器②中達(dá)平衡時(shí)放出的熱量Q=23.15 kJ
D.若容器①的體積為0.5 L,則平衡時(shí)放出的熱量小于23.15 kJ
7.(2010江蘇,14改編)在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下[已知N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.4 kJmol-1]:
容器
甲
乙
丙
反應(yīng)物投入量
1 mol N2、
3 mol H2
2 mol NH3
4 mol
NH3
NH3的濃度
(molL-1)
c1
c2
c3
反應(yīng)的能量變化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
體系壓強(qiáng)(Pa)
p1
p2
p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率
α1
α2
α3
下列說法正確的是 ( )
A.2c1>c3 B.a(chǎn)+b=92.4
C.2p2
1
二、非選擇題
8.(16分)向2 L密閉容器中通入a mol氣體 A和b mol氣體B,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):xA(g)+yB(g) pC(g)+qD(g)
已知:平均反應(yīng)速率vC=1/2vA;反應(yīng)2 min時(shí),A的濃度減少了1/3,B的物質(zhì)的量減少了 a/2 mol,有a mol D生成。
回答下列問題:
(1)反應(yīng)2 min內(nèi),vA=______________,vB=__________________________________;
(2)化學(xué)方程式中,x=______、y=______、p=______、q=________;
(3)反應(yīng)平衡時(shí),D為2a mol,則B的轉(zhuǎn)化率為___________________________________;
(4)如果只升高反應(yīng)溫度,其他反應(yīng)條件不變,平衡時(shí)D為 1.5a mol,則該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“<”或“=”);
(5)如果其他條件不變,將容器的容積變?yōu)? L,進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn),則與上述反應(yīng)比較:
①反應(yīng)速率________(填“增大”、“減小”或“不變”),理由是____________________
________________________________________________________________________;
②平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率__________(填“增大”、“減小”或“不變”),理由是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
9.(13分)煤化工是以煤為原料,經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程。
(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol
一定溫度下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母,下同)。
a.容器中的壓強(qiáng)不變
b.1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H—O鍵
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.c(CO)=c(H2)
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)
驗(yàn)
組
溫
度
/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
H2O
CO
H2
CO
1
650
2
4
1.6
2.4
5
2
900
1
2
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①實(shí)驗(yàn)1中以v(CO2)表示的反應(yīng)速率為__________。
②該反應(yīng)的逆反應(yīng)為________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。
③若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)(即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等),且t<3 min,則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是____________________(用含a、b的數(shù)學(xué)式表示)。
(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ/mol)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入
1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是 。
a.升高溫度
b.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
c.將H2O(g)從體系中分離出來
d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
10.(13分)(創(chuàng)新探究)Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水,通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2+濃度的廢水中加入H2O2,所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?,F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物pCP,探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]控制pCP的初始濃度相同,恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K或313 K(其余實(shí)驗(yàn)條件見下表),設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
T/K
pH
c/10-3 mol/L
H2O2
Fe2+
①
為以下實(shí)驗(yàn)作參考
298
3
6.0
0.30
②
探究溫度對(duì)降解反應(yīng)速率的影響
③
298
10
6.0
0.30
[數(shù)據(jù)處理]實(shí)驗(yàn)測(cè)得pCP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖。
(2)請(qǐng)根據(jù)上圖實(shí)驗(yàn)①曲線,計(jì)算降解反應(yīng)在50 s~150 s內(nèi)的反應(yīng)速率:v(pCP)=______________mol/(Ls)。
[解釋與結(jié)論]
(3)實(shí)驗(yàn)①②表明溫度升高,降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小,請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因:______________________。
(4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是:pH等于10時(shí),_________________________。
[思考與交流]
(5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣,并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息,給出一種迅速停止反應(yīng)的方法:__________________________________。
11.( 16分)某研究小組在實(shí)驗(yàn)室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率的測(cè)定。
(1)將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計(jì)),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)
實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表:
溫度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡總壓強(qiáng)/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡氣體總
濃度/(molL-1)
2.4
10-3
3.4
10-3
4.8
10-3
6.8
10-3
9.4
10-3
①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是________。
A. 2v(NH3)=v(CO2)
B. 密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C. 密閉容器中混合氣體的密度不變
D. 密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù),列式計(jì)算25.0℃時(shí)的分解平衡常數(shù): ____。
③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個(gè)帶活塞的密閉真空容器中,在25.0℃下達(dá)到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積,氨基甲酸銨固體的質(zhì)量________(填“增加”“減少”或“不變”)。
④氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變?chǔ)________0(填“>”“=”或“<”),熵變?chǔ)________0(填“>”“=”或“<”)。
(2)已知:NH2COONH4+2H2O NH4HCO3+NH3H2O
該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測(cè)定水解反應(yīng)速率,得到c(NH2COO-)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示。
⑤計(jì)算25.0℃時(shí),0~6min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率: ________。
⑥根據(jù)圖中信息,如何說明該水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大: ________。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
答案 1.A 2.B 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B 每個(gè)6分
8.(1) a/12mol/(Lmin)(2分) a/8mol/(Lmin) (2分) (2)2 3 1 6 (全對(duì)給2分有錯(cuò)不給分) (3)100%(2分) (4)< (2分) (5)①增大(1分) 體積減小,反應(yīng)物的濃度增大,因而使反應(yīng)速度增大(2分) ?、跍p?。?分) 體積減小,氣體的壓強(qiáng)增大,平衡向氣體分子數(shù)減少的方向(即逆反應(yīng)方向)移動(dòng),因而使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減?。?分)
9.(1) bc (3分) (2)①0.16 mol/(Lmin) (2分) ②吸(2分)
③b=2a,a>1(或使用合適的催化劑) (3分) (3)cd(3分)
10.(1)每空1分共5分
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
T/K
pH
c/10-3 mol/L
H2O2
Fe2+
②
313
3
6.0
0.30
③
探究溶液的
pH對(duì)降解反
應(yīng)速率的影響
(2)810-6(2分)
(3)H2O2在溫度過高時(shí)迅速分解(2分)
(4)反應(yīng)速率趨向于零(或該降解反應(yīng)趨于停止) (2分)
(5)將所取樣品迅速加入一定量的NaOH溶液中使pH約為10(或?qū)⑺悠敷E冷等其他合理答案) (2分)
11.(1)①BC(3分) ?、贙=c2(NH3)c(CO2)=(c)2(c)=(4.810-3molL-1)3≈1.6410-8(molL-1)3(3分)
③增加(2分)
④>?。?分) >(2分)
(2)⑤0.05molL-1min-1(2分)
⑥25.0℃反應(yīng)物的起始濃度比15.0℃的小,但0~6min的平均反應(yīng)速率(曲線的斜率)仍比15.0℃的大(2分)
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