山东省济南市莱芜区届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》含答案.docx
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山东省济南市莱芜区届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》含答案
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山东省济南市莱芜区2020届高三化学寒假作业《化学反应速率与化学平衡》
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.对可逆反应:
4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率的关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)
2.已知反应①:
CO(g)+CuO(s)
CO2(g)+Cu(s)和反应②:
H2(g)+CuO(s)
Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
3.O3也是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。
O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生反应如下:
反应① O3
O2+[O] ΔH>0 平衡常数为K1;
反应② [O]+O3
2O2 ΔH<0 平衡常数为K2;
总反应:
2O3
3O2 ΔH<0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A.降低温度,K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.压强增大,K2减小
4.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:
2X(g)
Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=
mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量的X,平衡后X的转化率减小
5.298K时,各反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)
2NO(g) K=1×10-30;
②2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) K=2×1081;
③2CO2(g)
2CO(g)+O2(g) K=4×10-92。
则常温下,NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A.①
B.②
C.③
D.无法判断
6.下图是可逆反应A+2B
2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(降温和加压)而变化的情况,由此可推断( )
A.正反应是吸热反应
B.若A、B是气体,则D是液体或固体
C.逆反应是放热反应
D.A、B、C、D均为气体
7.Na2CO3、CaCO3、BaCO3、CuCO3等碳酸盐都能与相同浓度的稀硫酸反应放出CO2,其中反应最为缓慢的是( )
A.BaCO3
B.CuCO3
C.Na2CO3
D.CaCO3
8.一定温度下,10mL0.40mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.3mol·L-1
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
9.将4molA气体和2molB气体在2L的密闭容器内混合,并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)
2C(g),若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1
其中正确的是( )
A.①③
B.①④
C.②③
D.③④
10.在四个不同的容器中进行合成氨的反应。
根据下列在相同时间内测定的结果,判断生成氨的速率最快的是( )
A.v(N2)=0.05mol·L-1·s-1
B.v(H2)=0.3mol·L-1·min-1
C.v(N2)=0.2mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.3mol·L-1·min-1
二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分)
11.(双选)对于可逆反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),正反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示,逆反应速率分别用v′(SO2)、v′(O2)、v′(SO3)表示,该反应达平衡时,则下列关系式中正确的是( )
A.v(SO2)=v′(SO2)
B.v(O2)=v(SO3)
C.v(SO3)=2v′(O2)
D.v(SO2)=
v(SO3)
12.(双选)下列说法不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程将导致体系的熵增大
C.吸热反应不可以自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
13.(双选)在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g)
C(g)+D(g)正反应速率增大的措施是( )
A.减小C或D的浓度
B.增大D的浓度
C.减小B的浓度
D.增大A或B的浓度
14.(双选)将5.6g铁粉投入足量的100mL2mol·L-1稀硫酸中,2min时铁粉刚好完全溶解。
下列有关这个反应的反应速率表示正确的是( )
A.v(Fe)=0.5mol·L-1·min-1
B.v(H2SO4)=0.5mol·L-1·min-1
C.v(FeSO4)=0.5mol·L-1·min-1
D.v(H2)=0.5mol·L-1·min-1
15.(双选)升高温度时,化学反应速率加快,是由于( )
A.分子运动速率加快,使反应物分子间的碰撞机会增多
B.反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,化学反应速率加快
C.该化学反应的过程是吸热的
D.该化学反应的过程是放热的
第Ⅱ卷
三、非选择题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.把3molA和2.5molB混合,充入2L密闭容器中,发生下列反应:
3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(g)
经5s反应达到平衡,生成1molD,并测得C的平均反应速率为0.1mol·L-1·s-1,则此反应中B的转化率为________,C的化学计量数x为_____,A的平衡浓度为________。
17.近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
回答下列问题:
(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是________(填标号)。
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为_________________________、
____________________________,制得等量H2所需能量较少的是________。
(3)H2S与CO2在高温下发生反应:
H2S(g)+CO2(g)
COS(g)+H2O(g)。
在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数K=________。
②在620K重复试验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2________α1,该反应的ΔH________0。
(填“>”“<”或“=”)
③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________(填标号)
A.H2SB.CO2C.COSD.N2
18.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。
若所得溶液pH=13,CO2主要转化为__________(写离子符号);若所得溶液c(HC
)∶c(C
)=2∶1,溶液pH=__________。
(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则该反应的ΔH=________。
分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。
两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________(填“A”或“B”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图3所示。
此反应优选温度为900℃的原因是_______________________________。
(3)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图4所示。
该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:
________________________________________________。
电池的正极反应式:
6O2+6e-===6
6CO2+6
===3C2
+6O2
反应过程中O2的作用是__________________________________________________。
该电池的总反应式:
_______________________________________________。
答案解析
1.【答案】A
【解析】根据不同物质表示同一反应速率时的关系可知,v逆(O2)∶v逆(NO)=5∶4,v逆(NO)=
v逆(O2),代入A中表达式知v正(O2)=v逆(O2),A正确;NO的生成与NH3的消耗都表示正反应速率,B不正确;达到平衡时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C不正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D不正确。
2.【答案】B
【解析】在书写平衡常数表达式时,纯固体不能表示在平衡常数表达式中,A错误;由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=
,B正确;反应③中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<0,C错误;对于反应③,在恒温恒容下增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
3.【答案】C
【解析】A项,降温,总反应平衡右移,K增大,错误;B项,K1=
、K2=
、K=
=K1·K2,错误;C项,升温,反应①右移,c([O])增大,提高消毒效率,正确;D项,对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,错误。
4.【答案】C
【解析】根据图像可知W点消耗的X的物质的量大于M点消耗X的物质的量,因此根据热化学方程式可知W点放出的热量多,A不正确;T2下,在0~t1时间内X的浓度减少了(a-b)mol·L-1,则根据方程式可知Y的浓度增加了
mol·L-1。
反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以Y表示的反应速率为
mol·L-1·min-1,B不正确;根据图像可知,温度为T1时反应首先达到平衡状态。
温度高反应速率快,到达平衡的时间短,则温度T1>T2。
M点温度高于N点温度,且N点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C正确;由于反应前后均是一种物质,因此M点时再加入一定量的X,则相当于增大压强,正反应方向应是体积减小的可逆反应,因此平衡向正反应方向移动,所以X的转化率升高,D不正确。
5.【答案】A
【解析】根据①N2(g)+O2(g)
2NO(g) K=1×10-30可知NO释放氧的反应:
2NO(g)
N2(g)+O2(g)的平衡常数K=
=1×1030,
根据②2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) K=2×1081可知水分解释放氧的反应:
2H2O(g)
2H2(g)+O2(g)的平衡常数K=
=5×10-82,
③2CO2(g)
2CO(g)+O2(g) K=4×10-92,
化学平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,由于平衡常数:
1×1030>5×10-82>4×10-92,因此反应①NO分解放氧的倾向最大。
6.【答案】B
【解析】由于降低温度,平衡正向移动,根据平衡移动原理:
降低温度,平衡向放热反应方向移动。
正反应方向是放热反应,所以逆反应是吸热反应,A、C项错误;增大压强,平衡正向移动,则根据平衡移动原理,正反应方向是气体体积减小的反应方向,所以若A、B是气体,则D是液体或固体,B项正确;若A、B、C、D均为气体,则正反应方向是气体体积扩大的反应方向,与图像不符合,D项错误。
7.【答案】A
【解析】由于酸性H2SO4>H2CO3,所以碳酸盐都能与相同浓度的稀硫酸反应放出CO2,但是由于BaCO3与硫酸反应产生的BaSO4是难溶性的盐,覆盖在盐的表面,使反应物无法继续接触,因而反应进行的缓慢,不能连续进行,而其余的盐产物都是可溶性的物质,反应会不断进行,因此符合题意的是A。
8.【答案】C
【解析】10mL溶液中含有H2O2的物质的量为0.01L×0.4mol·L-1=0.004mol,
6min时,氧气的物质的量为
=0.001mol,
根据三段法解题:
2H2O2
2H2O+O2↑
初始物质的量(mol)0.0040
变化的物质的量(mol)0.0020.001
6min时物质的量(mol)0.0020.001
则0~6min时间内,Δc(H2O2)=
=0.2mol·L-1,
所以v(H2O2)=
≈3.3×10-2mol·L-1·min-1,A正确;
6min时,c(H2O2)=
=0.2mol·L-1,C错误;
6min时,H2O2分解率为
×100%=50%,D正确;
随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,又由于反应物的浓度越小,反应速率越慢,所以6~10min的平均反应速率<3.3×10-2mol·L-1·min-1,B正确。
9.【答案】B
【解析】c(A)起始=
=2mol·L-1,c(B)起始=
=1mol·L-1
利用三段式法计算:
2A(g) + B(g)
2C(g),
起始(mol·L-1)210
变化(mol·L-1)0.60.3
2s时(mol·L-1)1.40.7
2s内,用物质A表示的反应的平均速率为v(A)=
=0.3mol·L-1·s-1;
2s内,用物质B表示的反应的平均速率为v(B)=
=0.15mol·L-1·s-1;
2s时物质A的转化率为α=
×100%=30%;①④正确。
10.【答案】A
【解析】首先单位要统一,依据物质的反应速率之比等于其计量数之比,先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,从而确定选项。
11.【答案】AC
【解析】对于正反应有v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2,对于逆反应有v′(SO2)∶v′(O2)∶v′(SO3)=2∶1∶2,而达到平衡时有v(SO2)=v′(SO2)、v(O2)=v′(O2)、v(SO3)=v′(SO3)。
12.【答案】BC
【解析】体系无序性越高,熵值越大。
13.【答案】BD
【解析】减小物质的浓度,速率应减小(包括正反应速率和逆反应速率),而增大D的浓度的瞬间是逆反应速率增大,正反应速率在这一瞬间不变,而后才增大,所以B正确,增大A或B的浓度,正反应速率增大,逆反应速率开始不变,D正确。
14.【答案】BC
【解析】根据反应速率计算公式,需要计算2min时间内反应物浓度的变化量,在反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑中,溶液中溶质浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。
5.6gFe的物质的量=
=0.1mol,故n(H2SO4)消耗=n(FeSO4)生成=0.1mol,所以v(H2SO4)消耗=v(FeSO4)生成=
=0.5mol·L-1·min-1。
15.【答案】AB
【解析】升温,可提高活化分子百分数,同时,分子运动加快,使有效碰撞次数增多,因而化学反应速率加快。
16.【答案】20% 2 0.75mol·L-1
【解析】用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量
3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(g)
开始物质的量3mol2.5mol00
转化的物质的量1.5mol0.5mol
mol1mol
平衡时物质的量1.5mol2mol
mol1mol
由D的生成量,根据方程式可计算出A、B的转化量分别为1.5mol、0.5mol。
所以,B的转化率为
×100%=20%。
由题意,D的反应速率为
=0.1mol·L-1·s-1,
根据C、D的平均反应速率之比等于化学计量数比,可得x=2。
根据平衡时A的物质的量,A的平衡浓度为1.5mol/2L=0.75mol·L-1。
17.【答案】
(1)D
(2)H2O(l)===H2(g)+
O2(g) ΔH=286kJ·mol-1
H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1 系统(Ⅱ)
(3)①2.5 2.8×10-3 ②> > ③B
【解析】
(1)A能:
氢硫酸不能与NaHCO3溶液反应,说明酸性:
H2S H2SO3>H2CO3。 B能: 相同浓度时导电能力越强,说明溶液中离子浓度越大,酸的电离程度越大,故可判断酸性: H2S>H2SO3。 C能: pH: H2S>H2SO3,则c(H+): H2S H2S D不能: 还原性的强弱与酸的强弱无必然联系。 (2)令题干中的四个热化学方程式分别为 ①H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) ΔH1=327kJ·mol-1 ②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH=-151kJ·mol-1 ③2HI(aq)===H2(g)+I2(s) ΔH3=110kJ·mol-1 ④H2S(g)+H2SO4(aq)===S(s)+SO2(g)+2H2O(l) ΔH4=61kJ·mol-1 根据盖斯定律,将①+②+③可得,系统(Ⅰ)中的热化学方程式: H2O(l)===H2(g)+ O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=327kJ·mol-1+110kJ·mol-1=286kJ·mol-1 同理,将②+③+④可得,系统(Ⅱ)中的热化学方程式: H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=ΔH2+ΔH3+ΔH4=-151kJ·mol-1+110kJ·mol-1+61kJ·mol-1=20kJ·mol-1 由所得两热化学方程式可知,制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。 (3)①设平衡时H2S转化的物质的量为x。 由题意得: =0.02 解得: x=0.01mol H2S的平衡转化率α1= ×100%=2.5% K= = = ≈2.8×10-3。 ②温度升高,水的平衡物质的量分数增大,平衡右移,则H2S的转化率增大,故α2>α1。 温度升高,平衡向吸热反应方向移动,故ΔH>0。 ③A项,充入H2S,、H2S的转化率反而减小;B项,充入CO2,增大了一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,故H2S的转化率增大;C项,充入COS,平衡左移,H2S的转化率减小;D项,充入N2,对平衡无影响,不改变H2S的转化率。 18.【答案】 (1)C 10 (2)①+120kJ·mol-1 B ②900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 (3)Al-3e-===Al3+(或2Al-6e-===2Al3+) 催化剂 2Al+6CO2===Al2(C2O4)3 【解析】 (1)因反应后所得溶液碱性较强,故CO2应主要转化为碱性较强的C 。 由HC 鸠馛 +H+知,K2= ,将c(C )∶c(HC )=1∶2代入可得: c(H+)=2K2=2×5×10-11=10-10,故pH=10。 (2)①反应的ΔH=413kJ·mol-1×4+745kJ·mol-1×2-1075kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1×2=+120kJ·mol-1。 该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。 假设都在恒温恒容的密闭容器中,达到相同的平衡状态,将其中的一个容器恢复到原来压强状态,平衡向右移动,吸收的热量多。 (3)Al—CO2电池,Al为负极,反应式为Al-3e-===Al3+(或2Al-6e-===2Al3+)。 根据电池的正极反应式可知O2的作用是作催化剂。 将正负极两个电极反应式相加,可得电池的总反应式为2Al+6CO2===Al2(C2O4)3。
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