【化学】内蒙古自治区通辽市开鲁县第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题(解析版)
内蒙古自治区通辽市开鲁县第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题
1.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列有关该燃料电池的说法正确的是( )
A. 在熔融电解质中,O2-移向正极
B. 电池总反应式:2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
C. 通入空气的一极是负极,电极反应式为O2+4e-=2O2-
D. 通入丁烷的一极是正极,电极反应式为C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O
【答案】B
【解析】
【分析】丁烷具有还原性,为原电池的负极,被氧化,电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,通入空气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4e-=2O2-,总反应式为2C4H10+13O2→8CO2+10H2O,以此解答该题,注意电解质和离子的定向移动方向。
【详解】A.原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,所以在熔融电解质中,O2-移向负极,故A错误;
B.电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式相同,为2C4H10+13O2→8CO2+10H2O,故B正确;
C.通入空气的一极是正极,在该极上是氧气发生得电子的还原反应,电极反应为:O2+4e-=2O2-,故C错误;
D.通入丁烷一极是负极,该极上发生失电子的氧化反应,正确的电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,故D错误;
故选B。
2.下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A. 抗氧化剂 B. 调味剂
C. 着色剂 D. 增稠剂
【答案】A
【解析】
【详解】A. 抗氧化剂减少食品与氧气的接触,延缓氧化的反应速率,故A正确;
B. 调味剂是为了增加食品的味道,与速率无关,故B错误;
C. 着色剂是为了给食品添加某种颜色,与速率无关,故C错误;
D. 增稠剂是改变物质的浓度,与速率无关,故D错误。
故选:A。
3.碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气,对其说法正确的是( )
A. 碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B. 碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C. 碳酸铵分解是吸热反应,根据能量判据不能自发分解
D. 碳酸盐都不稳定,都能自发分解
【答案】A
【解析】
【详解】A、碳铵自发分解,是因为体系由于氨气和二氧化碳气体的生成而使熵增大,故A正确;
B、碳酸铵在室温下就能自发地分解,不需要外界给予了能量,故B错误;
C、有些吸热反应也可自发,而焓变不是自发反应的唯一因素,根据焓判据,吸收能量的反应是非自发的,所以不能用焓判据判断,故C错误;
D.碳酸盐有部分比较稳定,不能自发分解,如碳酸钙,故D错误。
答案选A
4.在一密闭烧瓶中,在25℃时存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,将烧瓶置于100℃的水中,则下列几项性质中不会改变的是( )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度
A. ①和③ B. ③和⑤
C. ④和⑤ D. ②和④
【答案】B
【解析】
【分析】该反应是一个气体体积减小的放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动。
【详解】①升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体颜色变深,故错误;
②由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体物质的量增大,平均相对分子质量解析,故错误;
③由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,故正确;
④升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体物质的量增大,压强变大,故错误;
⑤由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,体积不变的密闭容器中密度不变,故正确;
③和⑤正确,答案选B。
5.已知空气—锌电池的电极反应为锌片:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;碳棒:O2+2H2O+4e-=4OH-,据此判断,锌片是( )
A. 正极,被还原 B. 正极,被氧化
C. 负极,被还原 D. 负极,被氧化
【答案】D
【解析】
【分析】根据化合价变化判断氧化还原反应,原电池中发生氧化反应的为负极。
【详解】在空气—锌电池中锌片发生的反应为:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,则锌的化合价升高,发生氧化反应,原电池中负极发生氧化反应,所以在空气—锌电池中锌为负极被氧化,答案选D。
6.理论上不能设计为原电池的化学反应是,注:△H<0为放热反应( )
A. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l);△H<0
B. HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(aq);△H<0
C. 2H2(g)+O2(g)2H2O(g);△H<0
D. 2FeCl3(l)+Fe(s)==3FeCl2(l);△H<0
【答案】B
【解析】
【详解】A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H<0是自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成甲烷燃料电池,故A错误;
B.HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(aq) △H<0中各元素化合价不变,没有电子转移,不是氧化还原反应,则不能设计成原电池,故B正确;
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H<0是自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成氢氧燃料电池,故C错误;
D.2FeCl3(l)+Fe(s)==3FeCl2(l) △H<0是自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成原电池,Fe作负极,电解质溶液为氯化铁溶液,故D错误;
故答案为B。
7.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是( )
A. 放电时负极反应为:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
B. 充电时阳极反应为:Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O
C. 放电时每转移3mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化
D. 放电时正极附近溶液的碱性增强
【答案】C
【解析】
【详解】A项、放电时,Zn做负极被氧化生成Zn(OH)2,电极反应式为3Zn-6e-+6OH-═3Zn(OH)2,故A正确;
B项、充电时,Fe(OH)3在阳极发生氧化反应生成FeO42-,电极反应式为Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O,故B正确;
C项、放电时,Fe化合价由+6价降低为+3价,则放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,故C错误;
D项、放电时,K2FeO4为电池的正极,得电子发生还原反应生成Fe(OH)3,电极反应式为2FeO42-+6e-+8H2O═2Fe(OH)3+10OH-,正极生成OH-,溶液碱性增强,故D正确;
故选C。
8.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。已知总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,关于该电池的叙述正确的是( )
A. a电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
B. O2在a电极被氧化
C. b电极反应:C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2+24H+
D. 该电池能够在高温下工作
【答案】C
【解析】
【分析】该燃料电池a极通入O2,则为正极,而b极葡萄糖发生氧化反应,为负极。
【详解】A.a极上氧气得电子发生还原反应,反应式为O2+4e-+4H+═2H2O,故A错误;
B.O2在a极发生还原反应,故B错误;
C.b极为负极,葡萄糖发生氧化反应,电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+,故C正确;
D.高温条件下微生物会变性,该电池不能够在高温下工作,故D错误;
故答案为C。
9.如图所示,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色,下列说法中正确的是( )
A. X是正极,Y是负极 B. X是负极,Y是正极
C. CuSO4溶液的pH逐渐增大 D. CuSO4溶液的pH保持不变
【答案】A
【解析】
【详解】根据“b极附近溶液显红色”确定b极为阴极,a为阳极,Y为电源负极,X为电源正极,A项正确,B项错误;同时,另一电池中Pt为阳极,Cu为阴极,电解硫酸铜溶液时溶液中产生了硫酸,pH逐渐减小,故C、D项错误。故答案选A。
10.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 氨水中加酸,NH4+的浓度增大
B. 合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C. 实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D. 合成氨控制在500℃左右的温度
【答案】D
【解析】
【详解】A.氨水中存在一水合氨的电离平衡,加入酸消耗一水合氨电离出的氢氧根,促使一水合氨的电离平衡正向移动,NH4+的浓度增大,能用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.分离出生成物可以使平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,故B不选;
C.氯气溶于水存在平衡H2O+Cl2H++Cl-+HClO,饱和食盐水中有大量氯离子,抑制平衡正向移动,减少氯气的溶解,能用勒夏特列原理解释,故C不选;
D.合成氨为放热反应,温度过高不利于平衡正向移动,合成氨控制在500℃左右的温度是为了提供催化剂的活性和加快反应速率,不能用勒夏特列原理解释,故D选;
故答案为D。
11.已知1~18号元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构,下列关系正确的是( )
A. 单质的还原性:X >W
B. 原子序数:c>b
C. 氢化物的稳定性:H2Y>HZ
D. 离子半径:X+
W,故A正确;
B. 原子序数:b>c,故B错误;
C. 元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,非金属性Y<Z,所以氢化物的稳定性:H2Y aW3+,故D错误。
故选A。
12.下列化学用语表示正确的是( )
A. 原子核中有6个中子的硼原子:6B
B. HCl的电子式:H+ [:Cl:]—
C. HClO的结构式:H—O—Cl
D. K+ 结构示意图:
【答案】C
【解析】
A.原子核中有6个中子的硼原子的质量数为11,则其核素表示为,故A错误;B.HCl的电子式为,故B错误;C.HClO的结构式为H—O—Cl,故C正确;D.K+结构示意图为,故D错误;答案为C。
13.根据元素周期表和元素周期律,判断下列叙述不正确的是( )
A. 气态氢化物的稳定性:H2O>NH3
B. 氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物
C. 如图所示实验可证明元素的非金属性:Cl>C>Si
D. 人工合成的第118号元素在周期表中位于第七周期0族
【答案】C
【解析】
【详解】A.非金属性O>N,则气态氢化物的稳定性:H2O>NH3,故A正确;
B.H与F、Cl等形成共价化合物,与Na等形成离子化合物,则氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物,故B正确;
C.利用元素最高价氧化物的水化物的酸性比较元素非金属性,HCl不是最高价含氧酸,则不能比较Cl、C的非金属性,故C错误;
D.目前周期表中112号元素位于第七周期的IIB族,118号元素的原子结构中有7个电子层、最外层电子数为8,则118号元素在周期表中位于第七周期0族,故D正确;
故答案为C。
14.下列结论不正确的是( )
A. 微粒半径:K+>Al3+>S2﹣>Cl﹣
B. 离子的还原性:Cl﹣<Br﹣<I﹣
C. 酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3
D. 金属性:K>Ca>Mg>Be
【答案】A
【解析】
【详解】A.电子层越多,离子半径越大;具有相同电子排布的离子,原子序数大的离子半径小,则微粒半径:S2﹣>Cl﹣>K+>Al3+,A错误,符合题意;
B.非金属性越强,对应阴离子的还原性越弱,则离子的还原性:Cl﹣<Br﹣<I﹣,B正确,不符合题意;
C.非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3,C正确,不符合题意;
D.由金属活泼性顺序及同主族从上到下金属性增强可知,金属性:K>Ca>Mg>Be,D正确,不符合题意;
故选A。
15.X、Y是短周期主族元素,常温常压下,两元素形成的单质分别为m、n,m为气态、n为固态,下列推断合理的是( )
A. 若X,Y位于IA族,则化合物YX与水反应时水作还原剂
B. 若X、Y位于第三周期,则X、Y形成的化合物只含离子键
C. 若氢化物还原性HaXn
D. 若X、Y位于同一主族,则简单离子半径X>Y
【答案】C
【解析】
【详解】A.若X、Y位于ⅠA族,则X为H元素,Y为Li或Na,LiH或NaH中H元素为-1价,它们与水反应时生成氢气,LiH或NaH作还原剂,水作氧化剂,A错误;
B.若X、Y位于第三周期,则X为Cl元素,Y为第三周期其它任意一种主族元素,如NaCl属于离子化合物,如SCl2属于共价化合物,B错误;
C.若氢化物还原性HaXn,C正确;
D.若X、Y位于同一主族如ⅠA族,则X为H、Y为Na时,简单离子半径X<Y,D错误;
答案为C。
16.下列说法中不正确的有( )个
①反应速率用于衡量化学反应进行的快慢
②可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应速率都为0
③决定反应速率的主要因素是反应物的性质
④适当增大反应物浓度,提高反应温度都能增大反应速率
⑤不管什么反应使用催化剂,都可以加快反应速率 ,并可以使平衡移动。
⑥可逆反应A(g)B(g)+C(g),增大压强,正反应速率减小,逆反应速率增大
⑦对达到平衡的一个放热的可逆反应,若降温,则正反应速率减小,逆反应速率增大
A. 2 个 B. 3 个 C. 4 个 D. 5个
【答案】C
【解析】
【详解】①反应速率用于衡量化学反应进行的快慢,故①正确;
②平衡状态是动态平衡,可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应速率不为0,故②错误;
③决定反应速率的主要因素是反应物的性质,故③正确;
④适当增大反应物浓度,提高反应温度都能增大反应速率,故④正确;
⑤催化剂具有选择性,而且催化剂不可以使平衡移动,故⑤错误;
⑥可逆反应A(g)B(g)+C(g),增大压强,物质A、B、C的浓度增大,正反应速率和逆反应速率都增大,故⑥错误;⑦对达到平衡的一个放热的可逆反应,若降温,则正反应速率和逆反应速率都减小,只是逆反应速率减小的程度更大,故⑦错误。
故选C。
17.地震后,抗震救灾要用大量漂白粉和漂白液杀菌消毒。下列叙述中正确的是( )
A. 漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B. 漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C. 工业上将氯气通入澄清石灰水中制取漂白粉
D. 漂白液的有效成分是Na2O2
【答案】B
【解析】
【详解】A、漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙,是混合物;漂白液的主要成分是次氯酸钠溶液,也是混合物,故A错误;
B、漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙,其中有效成分是次氯酸钙,故B正确;
C、因为澄清石灰水中氢氧化钙浓度太低成本较高,工业上通常用石灰乳与氯气反应制取漂白粉,故C错误;
D、漂白液有效成分是次氯酸钠,故D错误;
答案选B。
18.下列关于臭氧性质的叙述中,不正确的是( )
A. 臭氧比氧气的氧化性更强,常温下能将银、汞等较不活泼的金属氧化
B. 臭氧是比氯水更好的消毒剂,因为它在消灭细菌后变成O2,无污染
C. 臭氧和活性炭一样,能够吸附有机色素,是种很好的漂白剂
D. 臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化
【答案】C
【解析】
【详解】A.臭氧具有强氧化性,它比氧气的氧化性更强,能将金属银等不活泼金属氧化,故A正确;
B.臭氧具有强氧化性,可以杀菌消毒,产物为氧气,对水质无污染,故B正确;
C.臭氧是利用强氧化性漂白,不是吸附性漂白,故C错误;
D.臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化,方程式为:2O3=3O2,故D正确;
故答案为C。
19.某实验过程如图所示:则图③的试管中的现象是( )
A. 无明显现象,因稀H2SO4不与铜反应
B. 铜片溶解,产生无色气体,该气体在试管口变为红棕色
C. 铜片溶解,放出红棕色有刺激性气味的气体
D. 铜片溶解,产生无色气体,该气体遇到空气不变色
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】①中Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2和H2O和NO,②的溶液中含有NO3-,③中加入H2SO4后,发生如下反应:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++4H2O+2NO↑,NO在试管口和O2反应生成红棕色的NO2,故③中的现象为:铜片溶解,产生无色气体,该气体在试管口变为红棕色,B正确。
答案选B。
20.下列说法正确的是( )
A. Fe和Mg与0.1mol·L-1的盐酸反应,反应速率相同
B. 0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1H2SO4分别与大小、形状相同的大理石反应,反应速率相同
C. 催化剂能降低分子活化时所需能量,使活化分子百分数大大增加
D. 100mL2mol·L-1的盐酸与锌片反应,加入适量的NaCl溶液,反应速率不变
【答案】C
【解析】
【详解】A、金属本身的性质是决定化学反应速率的决定性因素,Mg的金属性比Fe强,Mg与0.1mol·L-1的盐酸反应速率快,故A错误;
B、硫酸钙微溶于水,CaCO3与H2SO4反应生成CaSO4,附着在碳酸钙的表面阻碍反应的进行,盐酸与CaCO3反应速率快,故B错误;
C、催化剂可降低分子活化能,活化分子百分数增大,反应速率加快,故C正确;
D、NaCl不与Zn反应,加入氯化钠溶液,相当于加水稀释,c(H+)降低,反应速率减小,故D错误;
答案选C。
21.下列实验过程可以达到实验目的的是( )
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.4000mol·L−1的NaOH溶液
称取40g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓盐酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象
【答案】B
【解析】
【详解】A.NaOH溶解过程是放热的,导致溶液浓度高于室温,如果在转移溶液之前未将溶液冷却至室温,否则配制的溶液体积偏小,则配制溶液浓度偏高,则不能实现实验目的,故A错误;
B.氯化铁具有氧化性、维生素C具有还原性,二者发生氧化还原反应而生成亚铁离子,导致溶液由黄色变为浅绿色,则溶液变色,所以能实现实验目的,故B正确;
C.高锰酸钾溶液和氢气不反应,HCl和NaOH反应,且最后通过酸性高锰酸钾溶液会导致得到的氢气中含有水蒸气,则不能实现实验目的,用NaOH吸收HCl、用浓硫酸干燥气体即可,故C错误;
D.NaHSO3溶液和H2O2溶液发生氧化还原反应生成硫酸钠和水,无明显实验现象,无法判断反应进行的程度,则不能确定浓度对反应速率的影响,故D错误;
故答案为B。
22.I.一定条件下,反应室(容积恒定为2L)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)1molA(g)与2molB(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________p2(填“<”、“>”或“=”,下同),正反应的ΔH________0。
②下列措施中一定能使增大的是________。
A.升高温度B.恒温恒容再充入A
C.恒温恒容再充入BD.恒温恒容再充入1molC
(3)100℃时将1molA和2molB通入反应室,保持温度不变,10min末C(g)的浓度为0.05mol·L-1,则10min末B的转化率为_____,此时v正_____v逆(填“<”、“>”或“=”)。
II.一定温度下,在容积为VL的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)此反应的化学方程式中=____________。
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为____________。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是____________(填字母)。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内消耗amolN,同时生成bmolM
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
F.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
【答案】(1). BD (2). < (3). < (4). CD (5). 10% (6). > (7). 2 (8). mol·L-1·min-1 (9). CEF
【解析】
分析】I.结合平衡状态的特征分析判断,根据温度和压强对化学平衡的影响分析,结合平衡三行式分析计算,依据Qc与K的关系判断平衡移动的方向;
II.根据反应物和生成物变化的物质的量之比确定反应方程式,结合平衡状态的特征分析判断。
【详解】I.(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=,质量是守恒不变的,体积不变,密度始终不随时间的变化而变化,故C错误;
D.2υ正(A)=υ逆(B),证明正逆反应速率是相等的,故D正确;
故答案为BD;
(2)①根据图中信息知道,温度升高,A的转化率是减小的,所以化学平衡逆向移动,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;
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,平衡逆向移动,分子增加的程度大于分母,比值增大,故D正确;
故答案为CD;
(4)设B的浓度变化量是x,则:
10min末C(g)的浓度为0.05mol/L,即此时0.5x=0.05,所以x=0.1mol/L,所以B的转化率是×100%=10%;此时Qc==≈0.14;
该反应的平衡状态:
平衡常数K===4>Qc,此时化学平衡正向移动,即正反应速率大于逆反应速率,v正>v逆;
II.(1)由图象可知,=2;
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为mol•L-1•min-1;
(3)A.平衡时反应混合物各组分的物质的量不变,但各组分的物质的量不一定相等,故A错误;
B.混合气体的总质量始终不变,混合气体总质量不变不能说明到达平衡,故B错误;
C.由于a≠b,随反应进行混合气体总物质的量发生变化,混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化,说明到达平衡,故C正确;
D.单位时间内消耗amolN,同时生成bmolM,都表示正反应速率,反应始终按此关系进行,不能说明到达平衡,故D错误;
E.由于a≠b,随反应进行混合气体总物质的量发生变化,混合气体的压强不随时间的变化而变化,说明混合气体总的物质的量再不变,说明反应到达平衡,故E正确;
F.混合气体的平均平均相对分子质量不随时间的变化而变化,因混合气体的总质量始终不变,则混合气体的总物质的量也不变,此时说明可逆反应到达最大限度平衡状态,故F正确;
故答案为CEF。
23.在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入一容积为2L的密闭容器中,X和Y两物质的浓度随时间变化情况如图。
(1)该反应的化学方程式为(反应物或生成物用符号X、Y表示):_________________________。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是________________。
素材1:某温度和压强下,2L容器中,发生反应2SO2+O22SO3,不同时间点测得密闭体系中三种物质的物质的量如下:
素材2:反应在不同条件下进行时SO2的转化率:(SO2的转化率是反应的SO2占起始SO2的百分数,SO2的转化率越大,化学反应的限度越大)
根据以上的两个素材回答问题:
(3)根据素材1中计算20~30s期间,用二氧化硫表示的化学反应平均速率为________。
(4)根据素材2中分析得到,提高该化学反应限度的途径有_______________。
(5)根据素材1、素材2中分析得到,要实现素材1中SO2转化率需控制的反应具体条件是__________________。
【答案】(1). Y2X (2). bd (3). 0.0075mol·L-1·s-1 (4). 增大压强或(在一定范围内或适当)降低温度 (5). 温度为600℃,压强为1MPa
【解析】
【分析】结合反应物和生成物的浓度变化量与化学计量数成正比解题;根据平衡状态的特征分析;利用速率公式、转化率公式计算。
【详解】(1)由图可知,X的物质的量增加,Y的物质的量减少,则X为生成物,Y为反应物,由10mim达到平衡可知,Y、X的浓度变化量之比为(0.6-0.4)mol/L:(0.6-0.2)mol/L=1:2,则反应方程式为:Y⇌2X;
(2)由图可知,10-25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,即b、d处于化学平衡状态,故答案为:b、d;
(3)由素材1可知,20-30s内二氧化硫的物质的量的变化量为0.5mol-0.35mol=0.15mol,
则二氧化硫表示的化学反应的平均速率为=0.0075 mol•L-1•s-1;
(4)由素材2可知,压强越大、温度越低时有利于提高该化学反应限度,但温度太低时反应速率较慢,则提高该化学反应限度的途径有增大压强或在一定范围内降低温度;
(5)由素材1可知,50s时反应达到平衡,则二氧化硫的转化率为=90%,结合素材2可知,转化率为90%时温度为600℃,压强为1MPa。
24.一定条件下,在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=__;根据图,升高温度,K值将__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)500℃时,从反应开始到化学平衡状态,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是__(用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是__(填字母,下同)。
a.υ生成(CH3OH)=υ消耗(CO) b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变 d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是____。
a.c(H2)减小 b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加 d.重新平衡时减小
【答案】(1). (2). 减小 (3). mol·L-1·min-1 (4). cd (5). cd
【解析】
【分析】由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断出正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,因此可先求出υ(CH3OH),再推算出υ(H2)。根据化学平衡的标志和压强对化学平衡的影响进行解答。
【详解】(1)由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断,500℃时CH3OH的物质的量比300 ℃时CH3OH的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
故答案为 减小
(2)根据图像υ(CH3OH)= mol·L-1·min-1,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,则υ(H2) =mol·L-1·min-1 。故答案为mol·L-1·min-1
(3)a项,均为正反应方向的反应速率,故不能说明反应达到平衡状态;b项,由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度一直不变,密度不再变化不能说明反应达到平衡状态;c项,由于气体的总质量为定值,建立平衡过程中混合气的物质的量变化,混合气的平均相对分子质量变化,混合气的平均相对分子质量不再变化能说明反应达到平衡状态;d项,CO、H2、CH3OH的浓度不再变化是平衡状态的特征标志。故答案为cd;
(4)体积压缩,即增大压强,平衡右移;a项,由于体积减小,各物质的物质的量浓度均增加,c(H2)增大;b项,正、逆反应速率均加快;c项,增大压强,平衡右移,CH3OH物质的量增大;d项,增大压强,平衡右移,H2物质的量减小,CH3OH物质的量增大,由于=,故减小。故答案为cd。
25.CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为___________________________。
素材1:研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。总反应为:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑。根据以上素材回答下列问题:
(2)该电池的负极是________,负极反应式是_____________________________。
(3)正极现象是_______________________________________________。
(4)放电时OH-向_____________(填“正极”或“负极”)移动。
【答案】(1). 247 (2). A (3). (4). 锂或Li (5). Li-e-===Li+ (6). 有无色气体产生 (7). 负极
【解析】
【分析】(1)根据盖斯定律解题,结合影响平衡的因素分析判断,根据平衡状态计算平衡常数;
(2)金属锂比钢板(主要成分为铁)活泼,作原电池的负极;LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+,由于氧化性H+>Li+,正极上是水电离出的H+放电;在原电池的放电过程中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动分析解答。
【详解】(1)①C(s)+2H2(g)═CH4(g)△H=-75kJ•mol-1,②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ•mol-1,③2C(s)+O2(g)═2 CO(g)△H=-222kJ•mol-1,根据盖斯定律,将方程式③-①-②得CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=(-222+75+394)kJ/mol=+247kJ/mol,该反应的正反应是反应前后气体体积增大的吸热反应,要使甲烷的转化率增大,可以通过减小压强、升高温度实现,故答案为A;
开始时c( CH4)=mol/L=1mol/L、c(CO2)=mol/L=0.5mol/L,达到平衡时CO2的转化率是50%,则消耗c(CO2)=0.5mol/L×50%=0.25mol/L;
其平衡常数=;
(2)金属锂比钢板活泼,作原电池的负极,电极反应式为Li-e-=Li+;
(3)LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+,由于氧化性H+>Li+,正极上是水电离出的H+放电,故正极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,正极产生无色气体;
(4)在原电池的放电过程中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,所以OH-会向负极移动。