安徽省青阳县第一中学2019-2020学年高二10月月考化学试题
阳一中2019-2020学年度10月份月考高二化学试卷
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分;每小题只有一个选项符合题意)
1. 我国二氧化碳的排放量位居世界第二,为减少二氧化碳这种温室气体的排放,下列措施不对的是( )
A. 大力发展氢能源 B. 充分利用太阳能
C. 使用含碳能源 D. 提高能源利用率
【答案】C
【解析】
目前全球能源还主要依靠含碳物质的燃烧。要减少二氧化碳的排放应在开发新能源、提高能源利用率等方面下工夫。
2.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)==2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ·mol-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) ==CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) ==CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ·mol-1
A. 反应①中电能转化为化学能
B. 反应②为放热反应
C. 反应③使用催化剂,ΔH3减小
D. 反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
【详解】①太阳光催化分解水制氢,太阳能转化为化学能,故A错误;②焦炭与水反应制氢 ΔH2>0,反应吸热,故B错误;使用催化剂,ΔH3不变,故C错误;根据盖斯定律,③-②得CH4(g)=== C(s)+2H2(g)的ΔH3= +74.8 kJ·mol–1,故D正确。
3.已知:
①CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
②H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A. 通常状况下,氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol-1
B. 由①可知,1 mol CO(g)和1/2 mol O2(g)反应生成 1 mol CO2(g),放出283.0 kJ的热量
C. 可用右图表示2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应过程中的能量变化关系
D. 分解1 mol H2O(g),其反应热为-241.8 kJ
【答案】B
【解析】
【详解】A.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,水的稳定状态为液态,故燃烧热不是241.8 kJ·mol-1,选项A错误;B.热化学方程式中的系数表示物质的量,所以CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1的含义为1 mol CO(g)和1/2 mol O2(g)反应生成 1 mol CO2(g),放出283.0 kJ的热量,选项B正确;C.反应为放热反应,但图像表示的为吸热反应,选项C错误;D.反应物和生成物相反,则反应热的符号改变,所以分解1 mol H2O(g),其反应热为+241.8 kJ,选项D错误。答案选B。
【点睛】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,稳定的氧化物指液态水,二氧化硫、二氧化碳等。反应物的总能量高于生成物的总能量,则反应为放热反应。否则为吸热反应。
4. 根据碘与氢气反应的热化学方程式
① I2(g)+ H2(g)2HI(g) ΔH=-9.48 kJ/mol
② I2(s)+ H2(g)2HI(g) ΔH=+26.48 kJ/mol
下列判断正确的是
A. 254g I2(g)中通入2gH2(g),反应放热9.48 kJ
B. 1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C. 反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低
D. 反应①的产物比反应②的产物稳定
【答案】C
【解析】
试题分析:A.该反应是可逆反应,254g I2(g)中通入2gH2(g),反应放热小于9.48
kJ,错误; B.根据盖斯定律,②-①得I2(s)I2(g)ΔH= +35.96kJ/mol,错误; C.根据热化学方程式可知,反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低,正确;D.①②产物相同,稳定性相同,错误;选C。
考点:考查可逆反应的特征,盖斯定律的应用,物质的能量等知识。
5.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A. 已知NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出的热量小于57.3 kJ
B. 已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol-1
C. 已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH=a,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=b,则a>b
D. 已知P(白磷,s)===P(红磷,s) ΔH<0,则白磷比红磷稳定
【答案】A
【解析】
【分析】
A.醋酸是弱酸,其电离过程是吸热的;
B.氢气的燃烧热是指1molH2完全燃烧生成液态水时所放出的热量;
C.碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,ΔH<0;
D.物质所含能量低者稳定。
【详解】A.醋酸是弱酸,其电离过程是吸热的,含40.0g即1molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出的热量小于57.3kJ,故A正确;
B.氢气的燃烧热是指1molH2完全燃烧生成液态水时所放出的热量,液态水变为气态水是吸热的,故氢气的燃烧热大于241.8kJ·mol-1,故B错误;
C.碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,又因为该反应的焓变是负值,所以a
v逆的是点3
D. 图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了可逆反应图像的综合分析,明确温度越高,反应速率越快;同温下,压强越大,平衡向气体体积减小的方向移动;催化剂并不是唯一对平衡结果不改变的原因。
【详解】A.由图1可知,温度在T 2 时首先达到平衡,升高温度,化学反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短,故T1<T2;在T2时C%减小,说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,该反应正反应为放热反应,A错误;
B.由图2可知,在温度不变时,增大压强,C%增多。说明增大压强,化学平衡向正反应方向移动。根据平衡移动原理,增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动,故正反应方向为气体体积减小的方向,m+n>p,B错误;
C.图3表示的是在不同的温度下,当反应达到平衡时,反应物B的转化率与温度的关系。曲线上的点表示的是平衡状态,v 正 =v 逆,点3低于平衡转化率,说明3未达到平衡,反应向正反应方向进行,此时表示的反应速率v 正 >v 逆,C正确;
D. 图4中,若m+n=p,则a曲线达到平衡所需要的时间比b短,先达到平衡,可能是使用了催化剂,也可能是增大了压强,缩小了容器的容积,D错误;
答案为C。
点睛】转化率关系:
(1)当改变温度或压强时平衡向正反应方向移动,平衡转化率一定增大。
(2)当两种或两种以上的可逆反应,增加一种反应物的浓度,平衡向正向移动,其他反应物的转化率增大而本身转化率降低。
(3)当只改变生成物的浓度,平衡向正向移动,平衡转化率一定增大。
(4)对于aA(g)bB(g)+cC(g)反应,加入一定的A建立平衡体系
①如果在恒温恒容下再加入A物质,达到新平衡时A的转化率有下列三种情况
ⅰ a=b+c,A的转化率不变
ⅱ a>b+c,A的转化率增大
ⅲ ac,A、B转化率增大 ③a+b甲 B. 平衡时O2的浓度:乙>甲
C. 平衡时SO2的转化率:乙>甲 D. 平衡时SO2的体积分数:乙>甲
【答案】D
【解析】
【分析】
在相同温度下(T = 500K),有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,加入二氧化硫和氧气发生的反应为:2SO2+O22SO3,反应是气体体积减小的放热反应,甲容器中和乙容器中相比,乙相当于在甲的基础上增大压强(使体积缩小为原来的一半),反应速率快,二氧化硫转化率增大,由此分析解答;
【详解】由上述分析可知:
A、乙中物质的浓度大于甲,化学反应速率:乙>甲,故A项正确;
B、乙中物质的浓度大于甲,平衡时O2的浓度:乙>甲,故B项正确;
C、乙中SO2、O2的浓度是甲中的两倍,乙相当于在甲的基础上增大压强(使体积缩小为原来的一半),平衡正向进行,平衡时SO2的转化率:乙>甲,故C项正确;
D、在相同温度下(T=500K),有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,甲容器中和乙容器中相比,乙相当于在甲的基础上增大压强(使体积缩小为原来的一半),反应速率快,二氧化硫转化率增大,平衡时SO2的体积分数:乙<甲,故D项错误;
答案选D。
【点睛】本题侧重考查两平衡体系的比较,还可用另一种方法(画图法)分析作答,即将乙分装于两个与乙同体积的容器中,再混合压缩在与乙等体积的一个容器中),如下:
这种方法一目了然,可以帮助学生快速答题,节约时间,要求学生思维严谨缜密,逻辑能力较强。
13.已知:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-25 kJ·mol-1。某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1 L体积不变的密闭容器中加入CH3OH,某时刻测得各组分的物质的量浓度如下表。下列说法中不正确的是( )
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/mol·L-1
0.08
1.6
1.6
A. 此时刻反应达到平衡状态
B. 容器内压强不变时,说明反应达平衡状态
C. 平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率不变
D. 平衡时,反应混合物的总能量降低40 kJ
【答案】B
【解析】
试题分析:A.已知2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-25KJ/mol,则浓度商Q==
=400,Q=K,说明反应达到平衡状态,故A正确;B.该反应前后气体物质的量不变,在恒容时压强始终不变,故不能说明反应达平衡状态,故B错误;C.平衡时再加入与起始等量的CH3OH,两次平衡为等效平衡,所以达新平衡后,CH3OH转化率不变,故C正确;D.反应混合物的总能量减少等于反应放出的热量,由B中可知,平衡时后c(CH3OCH3)=1.6mol/L,所以平衡时n(CH3OCH3)=1.6mol/L×1L=1.6mol,由热化学方程式可知反应放出的热量为25kJ/mol×1.6mol=40kJ,故平衡时,反应混合物的总能量减少40kJ,故D正确;故选B。
考点:考查化学平衡常数的有关计算与影响因素、化学平衡移动、化学反应中能量变化等。
14.在恒容密闭容器中,可以作为2NO2(g)2NO(g)+O2(g)达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2;②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n molNO;③混合气体的颜色不再改变;④混合气体的密度不再改变的状态;⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态;⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定;⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定
A. ①③⑤⑦ B. ②④⑤ C. ①③④ D. ①②③④⑤
【答案】A
【解析】
试题分析:①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,能说明正逆反应速率的相等关系,①正确;②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n molNO只能说明单方向关系,不能说明正逆反应速率的关系,②错误;③混合气体的颜色不变化,说明二氧化氮的浓度不变化,达到平衡状态,③正确;④该反应是一个反应前后气体的质量不会改变的化学反应,混合气体的质量是守恒的,容器的体积不变,导致混合气体的密度不再变化,所以该反应不一定达到平衡状态,④错误;⑤混合气体的平均相对分子质量=平均摩尔质量= 混合气体的总质量 混合气体的总物质的量 ,质量是守恒的,物质的量只有达到平衡时才不变,当混合气体的平均摩尔质量不再变化,证明达到了平衡状态,⑤正确;⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定是反应过程中任何时候都有的,该反应不一定达到平衡状态,⑥错误;⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定,说明它们的物质的量就不变,浓度不变,该反应达到了平衡状态,⑦正确;达到平衡状态的标志有①③⑤⑦,故选A。
考点:考查了化学平衡状态的判断的相关知识。
15.在一定温度下,向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2,经过一段时间后,测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间段内H2的平均反应速率为0.1 mol·L-1·min-1,则经过时间为( )
A. 2 min B. 3 min C. 4 min D. 5 min
【答案】B
【解析】
【详解】在一定温度下,向一个2L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1molN2和3molH2,设反应中消耗氮气物质的量为x,
N2+3H22NH3,
起始量(mol) 1 3 0
变化量(mol) x 3x 2x
一段时间(mol) 1−x 3−3x 2x
经过一段时间后,测得容器内压强与起始时的压强之比为9:10,恒温恒容条件下,气体压强之比等于物质的量之比,
(1−x+3−3x+2x):(1+3)=9:10,x=0.2mol,
氢气消耗浓度c(H2)==0.3mol/L,
则经过时间==3min,
答案选B。
16.如图所示的各图中,表示2A(g)+B(g)⇌2C(g)(△H<0)这个可逆反应的正确图象为(注:Φ(C)表示C的质量分数,P表示气体压强,C表示浓度)( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
分析】
根据影响化学反应速率和化学平衡移动的因素来回答。
【详解】A.该反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,C的质量分数减小,故A正确;
B.增大压强平衡气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,V正>V逆;且增大压强,正逆反应速率都增大;故B错误;
C.催化剂同等程度地改变正逆反应速率,平衡不发生移动,所以达到平衡,C的浓度相同;故C错误;
D.该反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,A的转化率降低,而图像中的温度高时,A的转化率较大。但根据反应前后的化学计量数的大小可以看出,增大压强平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,同个温度下的曲线趋势正确;故D错误;
答案选A。
【点睛】D选项可采用定一议一的方法,固定温度一个变量看压强的影响,看温度影响时可以画出等压线。
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
17.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g),实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/mol·L-1
2.4×10-3
3.4×10-3
4.8×10-3
6.8×10-3
9.4×10-3
(1)可以判断该分解反应已经达到平衡的是________(填字母序号)。
A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(2)根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数:__________。
(3)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0
℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”“减少”或“不变”)。
(4)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH____0(填“>”“=”或“<”,下同),熵变ΔS____0。
【答案】 (1). BC (2). K=c2(NH3)·c(CO2)≈1.6×10-8 (3). 增加 (4). > (5). >
【解析】
【分析】
(1)当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率比等于化学计量数之比;化学反应中变化的量不在发生变化,说明达到平衡,以此解答该题;
(2)根据K=c2(NH3)·c(CO2)计算;
(3)增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动;
(4)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡气体总浓度增大,这说明升高温度平衡向生成氨气和CO2的方向进行。
【详解】(1)A.未说反应速率的正逆,故A错误;
B.随着反应的进行,体系压强逐渐增大,当容器内压强不变时,说明达平衡状态,故B正确;
C.随着反应的进行,混合气体的总质量增大,而容器的体积不变,密闭容器中混合气体的密度增大,当密度不变时,说明达平衡状态,故C正确;
D.氨气与二氧化碳比例始终为2:1,不会随反应方向变化而变化,与平衡无关,不能判断该分解反应已经达到化学平衡,故D错误;
答案:BC
(2)K=c2(NH3)·c(CO2)=(4.8×2/3×10-3)2×(4.8×1/3×10-3)≈1.6×10-8;
答案:1.6×10-8
(3)压缩容器体积,增大了压强,平衡向逆反应方向移动,氨基甲酸铵固体的质量增加。
(4)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡气体总浓度增大,这说明升高温度平衡向生成氨气和CO2的方向进行,即分解反应是吸热反应,因此该分解反应的焓变ΔH>0;正反应为气体物质的量增大的反应,因此ΔS>0。
18.利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如下图所示。
(1)在0~30小时内,CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ从大到小的顺序为__________;反应开始后的12小时内,在第________种催化剂作用下,收集的CH4最多。
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ·mol-1。
①在下列坐标图中,画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。________;
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器,某温度下反应达平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,则CH4的平衡转化率为________(结果保留两位有效数字)。
(3)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ·mol-1,写出由CO2生成CO的热化学方程式:_____________。
【答案】 (1). vⅢ>vⅡ>vⅠ (2). Ⅱ (3). (4). 91% (5). CO2(g)+3H2O(g)=CO(g)+2O2(g)+3H2(g) ΔH=+1 008 kJ·mol-1
【解析】
【分析】
(1)根据图像分析解答;
(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ•mol-1,反应是吸热反应,反应物能量低于生成物能量;根据能量变化画出图象;
(3)根据三行式法计算得到转化率;
(4)根据盖斯定律计算。
【详解】(1)由图可以知道,在0~30h内,甲烷的物质的量变化量为△n(Ⅰ)<△n(Ⅱ)<△n(Ⅲ),故在0~30h内,CH4的平均生成速率v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ);由图可以知道反应开始后的12小时内,在第Ⅱ种催化剂的作用下,收集的CH4最多;答案:vⅢ>vⅡ>vⅠ;Ⅱ
(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ•mol-1,反应是吸热反应,反应过程中体系的能量变化图为:;
答案:
(3)将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数k=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率。
CH4(g) + H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始量(mol) x x 0 0
变化量(mol) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡量(mol) x-0.10 x-0.10 0.10 0.30
K===27
计算得到x=0.11mol
甲烷的转化率=×100%≈91%;
答案:91%
(4)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ·mol-1 ②
根据盖斯定律①-②得到:CO2(g)+3H2O(g)=CO(g)+2O2(g)+3H2(g) ΔH=+1008 kJ·mol-1;
答案:CO2(g)+3H2O(g)=CO(g)+2O2(g)+3H2(g) ΔH=+1008 kJ·mol-1。
19.已知CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4
溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应______。
(2)由图可知,溶液酸性增大,CrO42-的平衡转化率____(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为________。
(3)升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 (1). 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O (2). 增大 (3). 1.0×1014 (4). 小于
【解析】
【分析】
(1)CrO42-在酸性条件下向Cr2O72-转化;
(2)增大反应物的浓度,平衡正向移动;根据K= 计算;
(3)升高温度,平衡向吸热反应。
【详解】(1)①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应为2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O;答案:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
②由图可知,溶液酸性增大,c(Cr2O72-)越大,平衡正向移动,则CrO42-的平衡转化率增大,溶液酸性增大,平衡正向进行,CrO42-的平衡转化率增大;A点Cr2O72-的浓度为0.25mol/L,根据Cr元素守恒可知CrO42-的浓度为0.5mol/L,H+浓度为1×10-7mol/L;此时该转化反应的平衡常数为k==1.0×1014;
答案:增大 1.0×1014
③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,可知升高温度2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O逆向移动,正反应为放热反应,则该反应的△H小于0;答案:小于。
20.一定条件下,反应室(容积恒定为2 L)中有反应:A(g)+2B(g)=C(g)。
(1)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母,下同)。
A.反应中A与B的物质的量浓度之比为1∶2
B.混合气体总物质的量不再变化
C.混合气体的密度不随时间的变化而变化
D.2v正(A)=v逆(B)
(2)1 mol A(g)与2 mol B(g)在催化剂作用下在反应室反应生成C(g),A的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①p1________(填“<”、“>”或“=”,下同)p2,正反应的ΔH________0。
②下列措施中一定能使c(C)/c(A)增大的是________。
A.升高温度 B.恒温恒容再充入A
C.恒温恒容再充入B D.恒温恒容再充入1 mol C
(3)100 ℃时将1 mol A和2 mol B通入反应室,保持温度不变,10 min末C(g)的浓度为0.05 mol·L-1,则10 min末B的转化率为________,此时v正_______v逆(填“<”、“>”或“=”)。
【答案】 (1). BD (2). < (3). < (4). CD (5). 10% (6). >
【解析】
【分析】
(1)根据化学平衡状态的特征此解答该题;
(2)根据温度和压强对化学平衡移动的影响因素来判断;能使c(C)/c(A)增大的因素即能使化学平衡正向移动即可;
(3)根据三行式计算化学反应的转化率,结合Qc和K的关系判断化学反应的方向。
【详解】(1)A.反应中A与B的物质的量浓度之比为1:2,不一定达到化学平衡状态,故A错误;
B.反应前后气体系数和不相等,混合气体总物质的量不再变化,达到了平衡状态,故B正确;
C.混合气体的密度=m/V,气体总质量是不变的,体积不变,密度始终不随时间的变化而变化,故C错误;
D.2v正(A)=v逆(B),证明正逆反应速率是相等的,故D正确;
答案:BD
(2)①根据图中信息知道,温度升高,A转化率减小,化学平衡逆向移动,所以反应是放热反应,焓变小于零;温度不变,压强越大,A的转化率越大,所以P1<P2;
答案:< <
②A.升高温度,平衡逆向移动,所以比值减小,故A错误;
B.恒温恒容再充入A,分子分母均增大,但是分母增加的程度大,所以比值减小,故B错误;
C.恒温恒容再充入B,平衡正向移动,所以比值增大,故C正确;
D.恒温恒容再充入1molC,相当于增大压强,平衡逆向移动,比值增大,故D正确;
答案:CD
(4)设B的变化量是x,则
A(g)+ 2B(g)C(g)
初始浓度: 0.5 1 0
变化浓度1: 0.5x x 0.5x
末态浓度:0.5-0.5x 1-x 0.5x
变化浓度2: 0.25 0.5 0.25
平衡浓度: 0.25 0.5 0.25
10min末C(g)的浓度为0.05mol/L,即此时0.5x=0.05,所以x=0.1,所以B的转化率是0.1/1×100%=10%,此时Qc=≈0.14;K==4,所以Qc<K,化学平衡正向移动,即正反应速率大于逆反应速率;答案:10% >。
21.氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。已知H-H键、N-H键、N≡N键的键能分别是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol。
(1)写出合成氨的热反应方程式__________。生成1 mol NH3需要吸收或放出_______ kJ的热量。
(2)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件不改变N2、H2和NH3的量,反应速率与时间的关系如图所示图中t1时引起平衡移动的条件可能是_______。其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是________。
(3)温度为T0C时,将2a molH2和a molN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的平衡常数为_________。
(4)已知373K时,可逆反应平衡常数为K=0.12,若某时刻时,测得c(N2)=1 mol/L,c(H2)=3 mol/L,c(NH3)=2 mol/L,此时可逆反应_________。
A.向正方向进行 B.向逆方向进行 C处于平衡状态
【答案】 (1). N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol (2). 46 (3). 加压 (4). t2-t3 (5). 4/a2 (6). B
【解析】
【分析】
(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,根据氨气和反应热之间的关系式计算;
(2)根据外界条件对平衡状态的影响结合图像分析解答;
(3)根据化学平衡常数k=计算;
(4)根据浓度商和平衡常数之间的大小比较,确定反应进行的方向。
【详解】(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,则该反应的反应热=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92kJ/mol,据此书写其热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92kJ/mol;生成1mol氨气放出92kJ热量,则生成1mol氨气放出46kJ热量;
(2)该反应是反应前后气体体积减小的放热反应,根据图像可知改变条件时,正逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,则改变的条件是加压;t3时平衡向逆反应方向移动,t5时平衡不移动,所以平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3;
(3)氮气的转化率为50%,则平衡时c(N2)==amol/L,c(NH3)==2amol/L,c(H2)==amol/L;化学平衡常数K=
=;
(4)浓度商=≈0.15>0.12,则平衡向逆反应方向移动,所以B选项是正确的。
【点睛】易错小题(3)(4),根据三行式计算平衡常数,根据Qc与K之间的关系,判断平衡移动的方向。