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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)測得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
容器編號
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。現(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物pCP,探究有關(guān)因素對該降解反應(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)如下對比實(shí)驗(yàn)。
(1)請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。
實(shí)驗(yàn)
編號
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)測得pCP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖。
(2)請根據(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定水解反應(yīng)速率,得到c(NH2COO-)隨時(shí)間的變化趨勢如圖所示。
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?。ㄈ珜o2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
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> (2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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