化学化学一模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合及答案解析.docx
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化学化学一模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合及答案解析
【化学】化学一模试题分类汇编——化学反应的速率与限度推断题综合及答案解析
一、化学反应的速率与限度练习题(含详细答案解析)
1.某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)三种物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为__________。
(2)若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3,某温度下,在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:
t/s
0
50
150
250
350
n(NH3)
0
0.24
0.36
0.40
0.40
0~50s内的平均反应速率v(N2)=_________。
(3)已知:
键能指在标准状况下,将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g),B(g)所需的能量,用符号E表示,单位为kJ/mol。
的键能为946kJ/mol,H-H的键能为436kJ/mol,N-H的键能为391kJ/mol,则生成1molNH3过程中___(填“吸收”或“放出”)的能量为____,反应达到
(2)中的平衡状态时,对应的能量变化的数值为____kJ。
(4)为加快反应速率,可以采取的措施是_______
a.降低温度
b.增大压强
c.恒容时充入He气
d.恒压时充入He气
e.及时分离NH3
【答案】3X+Y⇌2Z1.2×10−3mol/(L·s)放出46kJ18.4b
【解析】
【分析】
(1)根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物,根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式;
(2)根据
=
计算;
(3)形成化学键放出能量,断裂化合价吸收能量;
(4)根据影响反应速率的因素分析;
【详解】
(1)由图象可以看出,反应中X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增多,则X、Y为反应物,Z为生成物,且△n(X):
△n(Y):
△n(Z)=0.1mol:
0.3mol:
0.2mol=1:
3:
2,则反应的化学方程式为3X+Y⇌2Z;
(2)0~50s内,NH3物质的量变化为0.24mol,根据方程式可知,N2物质的量变化为0.12mol,
(Z)=
=
1.2×10−3mol/(L·s);
(3)断裂1mol
吸收946kJ的能量,断裂1molH-H键吸能量436kJ,形成1moN-H键放出能量391kJ,根据方程式3H2+N2⇌2NH3,生成2mol氨气,断键吸收的能量是946kJ+436kJ×3=2254kJ,成键放出的能量是391kJ×6=2346kJ,则生成1molNH3过程中放出的能量为
=46kJ;反应达到
(2)中的平衡状态时生成0.4mol氨气,所以放出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ;
(4)a.降低温度,反应速率减慢,故不选a;
b.增大压强,体积减小浓度增大,反应速率加快,故选b;
c.恒容时充入He气,反应物浓度不变,反应速率不变,故不选c;
d.恒压时充入He气,容器体积增大,反应物浓度减小,反应速率减慢,故不选d;
e.及时分离NH3,浓度减小,反应速率减慢,故不选e。
【点睛】
本题考查化学平衡图象分析,根据键能计算反应热,影响化学反应速率的因素,注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的,若改变了压强而浓度不变,则反应速率不变。
2.能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。
面对能源枯竭的危机,提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。
(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关,这是化学学科关注的方面之一。
某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标况)
100
240
464
576
620
①哪一段时间内反应速率最大:
__________min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)。
②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。
他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。
你认为可行的是____________(填字母序号)。
A.KCl溶液B.浓盐酸C.蒸馏水D.CuSO4溶液
(2)如图为原电池装置示意图:
①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,作负极的分别是_______(填字母)。
A.铝片、铜片B.铜片、铝片
C.铝片、铝片D.铜片、铜片
写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式:
_______________。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时的总反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
写出B电极反应式:
________;该电池在工作时,A电极的质量将_____(填“增加”“减小”或“不变”)。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则转移电子的数目为_______。
【答案】2~3ACBCu-2e−=Cu2+Fe3++e−=Fe2+减小0.1NA
【解析】
【分析】
(1)①先分析各个时间段生成氢气的体积,然后确定反应速率最大的时间段。
②A.加入KCl溶液,相当于加水稀释;
B.加入浓盐酸,增大c(H+);
C.加入蒸馏水,稀释盐酸;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池。
(2)①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝发生钝化,铜失电子发生反应;一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中的负极。
由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极,Fe3+得电子生成Fe2+;该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子的数目。
【详解】
(1)①在1min的时间间隔内,生成氢气的体积分别为140mL、224mL、112mL、44mL,从而确定反应速率最大的时间段为2~3min。
答案为:
2~3;
②A.加入KCl溶液,相当于加水稀释,反应速率减慢但不影响生成氢气的体积,A符合题意;
B.加入浓盐酸,增大c(H+),反应速率加快且生成氢气的体积增多,B不合题意;
C.加入蒸馏水,稀释盐酸,反应速率减慢但不影响生成氢气的体积,C符合题意;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池,反应速率加快但不影响氢气的总量;
故选AC。
答案为:
AC;
(2)①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝发生钝化,铜失电子发生反应;一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中的负极分别为铜片、铝片,故选B。
由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式为Cu-2e−=Cu2+。
答案为:
B;Cu-2e−=Cu2+;
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极上Fe3+得电子生成Fe2+,电极反应式为Fe3++e−=Fe2+;该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液,A电极的质量将减小。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子的数目为0.1NA。
答案为:
减小;0.1NA。
【点睛】
虽然铝的金属活动性比铜强,但由于在常温下,铝表面形成钝化膜,阻止了铝与浓硝酸的进一步反应,所以铝与浓硝酸的反应不能持续进行,铝作正极,铜作负极。
3.Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。
下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2
触摸试管情况
观察结果
反应完成所需的时间
粉末状
很烫
剧烈反应,带火星的木条复燃
3.5min
块状
微热
反应较慢,火星红亮但木条未复燃
30min
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式:
_______________________________。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与________有关。
(3)某同学在10mLH2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如图所示,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是______。
Ⅱ.某反应在体积为5L的恒容密闭容器中进行,在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示(A,B,C均为气体,且A气体有颜色)。
(4)该反应的的化学方程式为________________。
(5)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为____。
(6)下列措施能使该反应加快的是__(仅改变一个条件)。
a.降低温度b.缩小容积c.使用效率更高更合适的催化剂
(7)能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC
②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA
③容器内压强不再随时间而发生变化的状态
④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:
2:
1的状态
⑤混合气体的颜色不再改变的状态
⑥混合气体的密度不再改变的状态
⑦v逆(A)=v正(C)
(8)由图求得平衡时A的转化率为__________。
【答案】2H2O2
2H2O+O2↑催化剂的颗粒大小C2A+B
2C0.1mol·(L·min)-1bc①③⑤⑦40%
【解析】
【分析】
【详解】
Ⅰ.
(1)在催化剂二氧化锰的作用下双氧水分解生成氧气和水,发生反应的化学方程式为2H2O2
2H2O+O2↑。
(2)根据表中数据可知粉末状的二氧化锰催化效果好,即实验结果表明,催化剂的催化效果与催化剂的颗粒大小有关。
(3)曲线斜率越大,反应速率越快,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是C点。
Ⅱ.(4)根据图像可知2min时各物质的物质的量不再发生变化,此时A和B分别减少2mol、1mol,C增加2mol,因此该反应的的化学方程式为2A+B
2C。
(5)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为
=0.1mol·(L·min)-1。
(6)a.降低温度,反应速率减小,a错误;b.缩小容积,压强增大,反应速率加快,b正确;c.使用效率更高更合适的催化剂,反应速率加快,c正确;答案选bc;
(7)①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC表示正、逆反应速率相等,能说明;②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA均表示逆反应速率,不能说明;③正反应体积减小,容器内压强不再随时间而发生变化的状态能说明;④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:
2:
1的状态不能说明;⑤混合气体的颜色不再改变的状态,说明A的浓度不再发生变化,能说明;⑥密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再改变的状态不能说明;⑦v逆(A)=v正(C)表示正逆反应速率相等,能说明;答案选①③⑤⑦;
(8)由图求得平衡时A的转化率为2/5×100%=40%。
【点睛】
平衡状态的判断是解答的易错点,注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
4.甲醇是重要的有机化工原料,目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨,在能源紧张的今天,甲醇的需求也在增大。
甲醇的合成方法是:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-90.1kJ·mol-1
另外:
(ⅱ)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ·mol-1
(ⅲ)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-572.0kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)甲醇的燃烧热为__kJ·mol-1。
(2)在碱性条件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制备少量的甲醇,该反应的化学方程式为__。
(3)若反应在密闭恒容绝热容器中进行,反应(iv)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.1kJ·mol-1对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是(_________)
a.增大b.减小c.无影响d.无法判断
(4)在恒温恒容的密闭容器中发生反应(ⅰ),各物质的浓度如下表:
浓度/mol·L-1
时间/min
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
0
0.8
1.6
0
2
0.6
x
0.2
4
0.3
0.6
0.5
6
0.3
0.6
0.5
①x=__。
②前2min内H2的平均反应速率为v(H2)=__。
该温度下,反应(ⅰ)的平衡常数K=__。
(保留1位小数)
③反应进行到第2min时,改变了反应条件,改变的这个条件可能是(_________)
a.使用催化剂b.降低温度c.增加H2的浓度
(5)如图是温度、压强与反应(ⅰ)中CO转化率的关系:
由图像可知,温度越低,压强越大,CO转化率越高,但实际生产往往采用300~400℃和10MPa的条件,其原因是__。
【答案】764.9CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCld1.20.2mol·L-1·min-14.6L2·mol-2a温度较低,反应速率慢;压强太大,成本高
【解析】
【分析】
【详解】
(1)利用盖斯定律,热化学方程式(iii)-(i)+
(ii),得新的热化学方程式为:
CH4OH(g)+
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.9kJ·mol-1,故甲醇的燃烧热为764.9kJ·mol-1;
(2)根据提示知CH3Cl中的Cl被羟基取代生成CH3OH,反应方程式为:
CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCl[或CH3Cl+H2O
CH3OH+HCl];
(3)反应(iv)消耗反应(i)的另外一种反应物氢气,而且生成反应(i)的反应物CO,使反应(i)的CO转化率降低;但反应(iv)为吸热反应,使体系温度降低,反应(i)正向移动,使反应(i)中CO的转化率提高,两个原因孰轻孰重不得而知,故无法判断反应(iv)对反应(i)中CO转化率的影响;
(4)①观察表中数据可知,0~2min内,CO浓度降低了0.2mol/L,则H2浓度会降低0.4mol/L,则x=1.6-0.4=1.2;
②
;平衡常数
;
③2min到4min的反应速率大于0到2min,而降低温度,反应速率降低,b项错误;由表格中的数据可知c项错误;故a项使用催化剂正确,故答案为:
a;
(5)温度较低,反应速率慢,不利于甲醇的生成;压强越大,CO的转化率越大,但压强太大对设备要求高,成本高。
5.某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)三种物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为__________。
(2)若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3,某温度下,在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:
t/s
0
50
150
250
350
n(NH3)
0
0.36
0.48
0.50
0.50
0~50s内的平均反应速率v(N2)=__________。
(3)已知:
键能指在标准状况下,将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量,用符号E表示,单位为kJ/mol。
H-H的键能为436kJ/mol,N-H的键能为391kJ/mol,生成1molNH3过程中放出46kJ的热量。
则N≡N的键能为_________kJ/mol。
【答案】3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)1.8×10−3mol/(L·s)946
【解析】
【分析】
(1)由图中所给数据看,反应开始前,X、Y的物质的量都为1.0mol,而Z的物质的量为0,所以X、Y为反应物,Z为生成物;当各物质的量不变时,其物质的量都大于0,表明反应为可逆反应;再由物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,可确定反应的化学计量数关系,从而写出反应方程式。
(2)从表中数据可得出,反应生成n(NH3)=0.36mol,则参加反应的n(N2)=0.18mol,从而求出0~50s内的平均反应速率v(N2)。
(3)利用∆H=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H),可求出E(N≡N)。
【详解】
(1)由图中所给数据可得出,X、Y、Z的变化量分别为0.3mol、0.1mol、0.2mol,从而得出三者的物质的量之比为3:
1:
2,结合上面分析,可得出该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)。
答案为:
3X(g)+Y(g)⇌2Z(g);
(2)从表中数据可得出,反应生成n(NH3)=0.36mol,则参加反应的n(N2)=0.18mol,从而得出0~50s内的平均反应速率v(N2)=
=1.8×10−3mol/(L·s)。
答案为:
1.8×10−3mol/(L·s);
(3)利用∆H=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H),可求出E(N≡N)=∆H-3E(H-H)+6E(N-H)=-46×2kJ/mol-3×436kJ/mol+6×391kJ/mol=946kJ/mol。
答案为:
946。
【点睛】
由图中数据确定反应方程式时,对于方程式中的每个关键点,都需认真求证,不能随意表示,否则易产生错误。
如我们在书写方程式时,很容易将反应物与生成物之间用“==”表示。
6.Ⅰ.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活中的主要能源物质。
回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=+88.6kJ/mol,则M、N相比,较稳定的是______。
(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式为___________。
Ⅱ.无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。
N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)
2NO2(g) ΔH=+24.4kJ/mol。
(3)将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是_________。
A.v正(N2O4)=2v逆(NO2)B.体系颜色不变
C.气体平均相对分子质量不变D.气体密度不变
达到平衡后,升高温度,再次到达新平衡时,混合气体颜色_____(填“变深”、“变浅”或“不变”)。
Ⅲ.(4)常温下,设pH=5的H2SO4溶液中由水电离出的H+浓度为c1;pH=5的Al2(SO4)3溶液中由水电离出的H+浓度为c2,则
=________。
(5)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液aL与pH=3的H2SO4溶液bL混合。
若所得混合溶液呈中性,则a∶b=________。
(6)已知常温下HCN的电离平衡常数K=5.0×10-10。
将0.2mol/LHCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)、c(OH-)、c(CN-)、c(Na+)大小顺序为________________。
【答案】M2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)ΔH=-290kJ/molBC变深
1:
100c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】
【分析】
Ⅰ.
(1)M转化为N是吸热反应,能量低的物质更稳定;
(2)有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,结合物质聚集状态和对应反应焓变书写热化学方程式;
Ⅱ.(3)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡;正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,NO2的浓度增大;
Ⅲ.(4)酸抑制水电离,含有弱根离子的盐促进水电离;
(5)混合溶液呈中性,则酸碱恰好完全中和,即酸中c(H+)等于碱中c(OH﹣);
(6)CN﹣的水解平衡常数Kh=
=2×10﹣5>Ka,说明相同浓度的NaCN和HCN,NaCN水解程度大于HCN电离程度。
【详解】
Ⅰ.
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,△H=+88.6kJ•mol﹣1,为吸热反应,可知M的能量低,能量越低越稳定,说明M稳定;
(2)有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+CO2(g)△H=﹣290kJ•mol﹣1;
Ⅱ.(3)A.应是2v正(N2O4)=v逆(NO2)时反应达到平衡状态,故A错误;
B.体系颜色不变,说明二氧化氮浓度不变,反应到达平衡状态,故B正确;
C.混合气体总质量不变,随反应减小混合气体总物质的量增大,平均相对分子质量减小,当气体平均相对分子质量不变时,反应到达平衡状态,故C正确;
D.混合气体的总质量不变,容器的容积不变,气体密度始终不变,故D错误,
故答案为:
BC;
正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(NO2)增加,颜色加深;
Ⅲ.(4)常温下,设pH=5的H2SO4的溶液中由水电离出的H+浓度C1=10﹣9mol/L,pH=5的Al2(SO4)3溶液中由水电离出的H+浓度C2=10﹣5mol/L,则
=
=10﹣4;
(5)混合溶液呈中性,则酸碱恰好完全中和,即酸中c(H+)等于碱中c(OH﹣),氢氧化钡溶液中c(OH﹣)=0.1mol/L、硫酸中c(H+)=0.001mol/L,0.001b=0.1a,则a:
b=1:
10;
(6)CN﹣的水解平衡常数Kh=
=2×10﹣5>Ka,说明相同浓度的NaCN和HCN,NaCN水解程度大于HCN电离程度,混合溶液中溶质为等物质的量浓度的NaCN、HCN,水解程度大于弱酸的电离程度导致溶液呈碱性,则c(H+)<c(OH﹣),根据电荷守恒得c(CN﹣)<c(Na+),其水解程度较小,所以存在c(OH﹣)<c(CN﹣),所以离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(CN﹣)>c(OH﹣)>c(H+)。
【点睛】
可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应
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