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姓名 班級 考號
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第二章　化學反應速率與化學平衡
注意事項
1.全卷滿分100分。考試用時75分鐘。
2.可能用到的相對原子質量:H-1　C-12　N-14　O-16　Na-23　Al-27　Si-28　S-32　Fe-56。
一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.調控化學反應速率在工農業生產和日常生活中有重要意義。下列說法正確的是 (　　)
A.將肉類食品進行低溫冷藏,能使其永遠不會腐敗變質
B.在化學工業中,使用催化劑一定能提高反應物的轉化率
C.夏天面團的發酵速率與冬天面團的發酵速率相差不大
D.茶葉等包裝袋中加入還原性鐵粉,能顯著延長茶葉的儲存時間
2.下列說法正確的是 (　　)
A.一定溫度下,反應2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0
B.反應2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH>0,則該反應在低溫下能自發進行
C.常溫下反應2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)能自發進行,則ΔH<0
D.2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)在一定條件下能自發進行,則該反應的ΔH>0
3.NH3和純凈的O2在一定條件下發生反應4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),現向一容積為2 L的恒容密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min時,測得H2O(g)的體積分數為40%,則下列表示此段時間內該反應的平均速率錯誤的是 (　　)
A.v(O2)=0.187 5 mol/(L·min)　　　　B.v(H2O)=0.375 mol/(L·s)
C.v(N2)=0.125 mol/(L·min)　　　　D.v(NH3)=0.250 mol/(L·min)
4.某化學小組查閱資料后,得知NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的反應歷程分兩步:
①2NO2(g) NO3(g)+NO(g)(慢反應)　②NO3(g)+CO(g) NO2(g)+CO2(g)(快反應)
k正、k逆均為速率常數,兩步反應的正、逆反應速率方程分別為:
①v正=·c2(NO2),v逆=·c(NO3)·c(NO);
②v正=·c(NO3)·c(CO),v逆=·c(NO2)·c(CO2)。
下列說法正確的是 (　　)
A.總反應速率取決于反應②
B.反應①的活化能小于反應②的活化能
C.NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的平衡常數K=
D.若反應①為吸熱反應,則升高溫度,增大,減小
5.探究濃度對化學平衡的影響,某同學進行如圖實驗。下列說法不正確的是(　　)
A.該實驗通過觀察溶液顏色變化來判斷生成物濃度的變化
B.向Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液顏色變深,說明平衡常數變大
C.觀察到Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液紅色更深,即可證明增加反應物濃度,平衡正向移動
D.向Ⅲ中溶液中加3滴水的目的是保證溶液體積與Ⅱ中一致,做對照實驗
6.一定溫度下,在2 L恒容密閉容器中發生反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反應過程中的部分數據如表所示:
t/min n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mol
0 2.0 2.4 0
5 1.7 1.5 0.6
10 1.6 x y
15 z 1.2 w
下列說法錯誤的是 (　　)
A.升高溫度、增大N2的濃度均可加快反應速率
B.0~5 min內用NH3表示的平均反應速率為0.12 mol·L-1·min-1
C.10 min時,反應處于平衡狀態
D.當混合氣體的平均相對分子質量不變時,反應達到平衡
7.工業上生產硝酸涉及氨的催化氧化,反應的熱化學方程式為4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1。下列有關說法正確的是 (　　)
A.該反應的ΔS<0
B.加入催化劑可降低逆反應的活化能,從而加快逆反應速率
C.恒溫恒容時,增大壓強,一定能使反應物中活化分子百分數增大,反應速率加快
D.達到平衡時,升高溫度,正反應速率減小、逆反應速率增大
8.鐵的配離子(用[L—Fe—H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示:
下列說法錯誤的是 (　　)
A.該反應中CO2(g)和H2(g)的總能量比HCOOH(l)低
B.H+是參與該反應過程的循環物質
C.反應過程中決速步驟的反應方程式為Ⅳ H2+Ⅰ
D.該反應的催化劑是物質Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
9.相同條件下,向體積相同的甲、乙兩容器中充入等量的NO2,發生反應:2NO2(g) N2O4(g)。已知甲保持壓強不變,乙保持體積不變,一段時間后均達到平衡狀態。下列說法中正確的是 (　　)
A.達到平衡所需時間:甲=乙
B.平衡時NO2的體積分數:甲<乙
C.達到平衡后轉化率:甲<乙
D.若兩容器內氣體的壓強保持不變,均說明反應已達到平衡狀態
10.已知C3H8制烯烴的反應為C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。固定C3H8濃度不變,提高CO2濃度,測定出口處C3H6、H2、CO濃度,實驗結果如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.在制烯烴的反應中,隨著CO2濃度的增大,平衡會向正反應方向移動
B.C3H6、H2的濃度隨CO2濃度變化趨勢的差異可能是因為發生了反應CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
C.相同條件下,增大,可以提高C3H8的轉化率
D.如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,那么入口處各氣體的濃度和出口處各氣體的濃度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)
11.工業上利用甲醇與CO反應制取乙酸,反應為CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(l)　ΔH=x kJ·mol-1。在恒壓密閉容器中通入0.20 mol CH3OH(g)和0.22 mol CO(g),測得CH3OH的轉化率隨溫度變化的關系如圖所示:
下列說法錯誤的是 (　　)
A.x<0
B.a點的v正>v逆
C.c點CO在混合氣體中的體積分數約為33.3%
D.縮小容器的容積,增大壓強,可提高乙酸的平衡產率
12.如圖所示,隔板Ⅰ固定不動,活塞Ⅱ可自由移動,M、N兩個容器中均發生反應:A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分別通入x mol A和y mol B的混合氣體,初始M、N容積相同,保持溫度不變。下列說法正確的是 (　　)
A.若平衡時A氣體在兩容器中的體積分數相等,則x一定等于y
B.若x∶y=1∶2,則平衡時M中的轉化率:A>B
C.若x∶y=1∶3,當M中放出熱量172.8 kJ時,A的轉化率為90%
D.若x=1.4,y=1,N中達到平衡時容積為2 L,C為0.4 mol,則反應起始時N的容積為2.6 L
13.工業上以CH4為原料制備H2的原理為CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。在一定條件下向a、b兩個恒溫恒容密閉容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),測得兩容器中CO的物質的量隨時間的變化曲線分別為a和b(如圖所示)。
已知容器a、b的容積均為10 L,容器a的溫度為Ta,容器b的溫度為Tb,下列說法不正確的是(　　)
A.容器a中CH4從反應開始到恰好平衡時的平均反應速率為0.025 mol·L-1·min-1
B.a、b兩容器的溫度可能相同
C.在達到平衡前,容器a的壓強逐漸增大
D.該反應在Ta溫度下的平衡常數為27
14.t ℃時,某一氣態平衡體系中含有X、Y、Z、W四種氣體,此溫度下發生反應的平衡常數的表達式為K=,有關該平衡體系的說法正確的是 (　　)
A.升高溫度,若平衡常數K增大,則正反應為吸熱反應
B.增大壓強,W的質量分數增加
C.增大X的濃度,平衡向正反應方向移動
D.升高溫度,若混合氣體的平均相對分子質量變大,則正反應是放熱反應
15.工業上利用碳熱還原BaSO4制得BaS,進而生產各種含鋇化合物。溫度對反應后組分的影響如圖。
已知:碳熱還原BaSO4過程中可能發生下列反應:
ⅰ.BaSO4(s)+2C(s)
2CO2(g)+BaS(s)　ΔH1
ⅱ.BaSO4(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s) 　ΔH2=+571.2 kJ·mol-1
ⅲ.BaSO4(s)+4CO(g) 4CO2(g)+BaS(s)　ΔH3=-118.8 kJ·mol-1
下列關于碳熱還原BaSO4過程的說法正確的是 (　　)
A.ΔH1=+113.1 kJ·mol-1
B.溫度高于400 ℃,反應后組分的變化是由C(s)+CO2(g) 2CO(g)的移動導致的
C.溫度升高,C(s)+CO2(g) 2CO(g)的平衡常數K減小
D.反應過程中,生成的CO2和CO的物質的量之和始終等于投入C的物質的量
二、非選擇題(本題共4小題,共55分)
16.(12分)影響化學反應速率的因素有很多,某課外興趣小組用實驗的方法對其進行探究。
(1)實驗一:取3 mol·L-1的H2O2溶液各10 mL分別按下表進行實驗。
實驗序號 V(H2O2溶)/mL V(FeCl3溶)/mL MnO2質量/g 反應溫度/℃ V(水)/mL
1 10 2 0 50 8
2 10 2 0 30 8
3 10 0 1 30 a
①實驗1、2研究的是　　　　對H2O2分解速率的影響。
②表中a為　　　　;實驗2、3研究的是　　　　對H2O2分解速率的影響。
③如果實驗3中30 s時共收集到氣體的體積為11.2 mL(已折算成標準狀況下),則用過氧化氫表示的0~30 s的平均反應速率為　　　　mol·L-1·min-1。
(2)實驗二:取等量的氯酸鉀分別加入A、B兩試管中,直接加熱A試管中的氯酸鉀,產生氣體的量很少;向B試管中再加入少量高錳酸鉀,生成的氣體體積與時間的關系如圖。不考慮溫度的影響,圖中t1 min前,B試管中產生氣體的速率較慢且量少的原因可能為　　　　　　　　　　,t1 min后,B試管中產生氣體的速率較快且量多的原因可能為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
17.(15分 )Ⅰ.如圖為在某催化劑表面合成氨的反應機理。
(1)圖中決速步驟(即反應速率最慢的步驟)為　　　　　　　　。
(2)反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
Ⅱ.元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍紫色)、Cr(OH(綠色)、Cr2(橙紅色)、Cr(黃色)等形式存在,Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體。
(3)Cr3+與Al3+的化學性質相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量,可觀察到的現象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)Cr在溶液中可相互轉化。室溫下,初始濃度為1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2)隨c(H+)的變化如圖所示。
①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應:　　　　　　　　　　　　　　。
②由圖可知,溶液酸性增大,Cr的轉化率　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。在c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1時,反應在A點達到平衡狀態,根據A點數據,計算該反應的平衡常數為　　　　。
③升高溫度,溶液中Cr的平衡轉化率減小,則Na2CrO4溶液中的轉化反應的ΔH　　0(填“大于”“小于”或“等于”)。
18.(16分)氫能是一種極具發展潛力的清潔能源。CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ/mol是目前大規模制取氫氣的重要方法之一。
(1)欲提高CO的平衡轉化率,理論上可以采取的措施為　　　　(填字母)。
A.增大壓強　　B.升高溫度　　C.加入催化劑　　D.通入過量水蒸氣
(2)800 ℃時,該反應的平衡常數K=1.1,在容積為1 L的密閉容器中進行反應,測得某一時刻混合物中CO、H2O(g)、CO2、H2的物質的量分別為1 mol、3 mol、1 mol、1 mol。
①寫出該反應的平衡常數表達式K=　　　　。
②該時刻反應　　　　(填“正向進行”“逆向進行”或“達平衡”)。
(3)830 ℃時,該反應的平衡常數K=1,在容積為1 L的密閉容器中,將2 mol CO與2 mol H2O(g)混合加熱到830 ℃。反應達平衡時CO的轉化率為　　　　。
(4)圖1表示不同溫度條件下,CO平衡轉化率隨n(H2O)/n(CO)的變化趨勢。判斷T1、T2和T3的大小關系:　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
圖1圖2
(5)實驗發現,其他條件不變,在相同時間內,向反應體系中投入一定量的CaO可以增大H2的體積分數,實驗結果如圖2所示。(已知:1微米=10-6米,1納米=10-9米)。
投入納米CaO比微米CaO得到H2的體積分數更高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
19.(12分)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。
(1)已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol
以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)工業上可用H2和CO2制備甲醇,其反應的化學方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某恒溫條件下,將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中,發生上述反應,測得不同時刻反應前后的壓強關系如表所示:
時間/h 1 2 3 4 5 6
0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80
①用H2表示的前2 h的平均反應速率v(H2)=　　　　。
②該溫度下,CO2的平衡轉化率為　　　　。
(3)在300 ℃、8 MPa下,將CO2和H2按物質的量之比1∶3通入一恒壓密閉容器中發生(2)中反應,達到平衡時,測得CO2的平衡轉化率為50%,則該反應條件下的平衡常數Kp=　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。
(4)CO2經催化加氫可合成低碳烯烴:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa時,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如圖所示為平衡時四種氣態物質的物質的量(n)與溫度的關系。
①該反應的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。
②曲線c表示的物質為　　　　(填化學式)。
答案與分層梯度式解析
1.D 2.C 3.B 4.C 5.B 6.B 7.B 8.D
9.B 10.C 11.C 12.A 13.B 14.A 15.B
1.D　將肉類食品進行低溫冷藏,只能減慢腐敗變質的速率,A錯誤;在化學工業中,使用合適的催化劑能加快化學反應速率,但不能提高反應物的轉化率,B錯誤;夏天溫度高,面團的發酵速率比冬天發酵速率快,C錯誤;還原性鐵粉能與茶葉包裝袋中的氧氣反應,降低氧氣的濃度,延長茶葉的儲存時間,D正確。
2.C　2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)是分解反應,ΔH>0,A錯誤;2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)的ΔS>0、ΔH>0,其在高溫下能自發進行,B錯誤;2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)的ΔS<0,常溫下該反應能自發進行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,C正確;2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)的ΔS<0,其在一定條件下能自發進行,由ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0,D錯誤。
3.B　設轉化的NH3的物質的量為x mol,則
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)
初始/mol 4 3 0 0
反應/mol x 0.75x 0.5x 1.5x
4 min時/mol 4-x 3-0.75x 0.5x 1.5x
根據題意有×100%=40%,解得x=2,v(NH3)==0.250 mol/(L·min),根據化學反應速率之比等于化學計量數之比,得v(O2)=0.250 mol/(L·min) ×=0.187 5 mol/(L·min),v(H2O)=0.250 mol/(L·min)×=0.375 mol/(L·min),v(N2)=0.250 mol/(L·min)×=0.125 mol/(L·min);故選B。
4.C　總反應速率取決于慢反應,即反應①,A錯誤;反應的活化能越大反應越慢,反應①的活化能大于反應②的活化能,B錯誤;由反應①、②得K1==,K2==,平衡常數K=K1·K2=,C正確;升高溫度,正、逆反應速率均變大,故增大,也增大,D錯誤。
5.B　加入3滴1 mol/L KSCN溶液后,混合液的顏色加深,表明Fe(SCN)3的濃度增大,該實驗可通過觀察溶液的顏色變化來判斷生成物濃度的變化,A正確;Ⅱ中溶液中加3滴KSCN溶液后溶液顏色變深,可說明平衡正向移動,平衡常數與溫度有關,與反應物濃度無關,所以不能說明平衡常數變大,B錯誤;Ⅱ中溶液比Ⅲ中溶液紅色更深,說明生成物的濃度增大,證明增大反應物的濃度,平衡正向移動,C正確;Ⅲ是做對照實驗,所以要保證溶液的體積與Ⅱ中一致,D正確。
思路點撥　通常情況下,平衡常數只受溫度的影響,溫度不變,平衡常數不變,由此可判斷B錯誤。
6.B　升高溫度、增大反應物濃度均可加快反應速率,A項正確;v(NH3)==0.06 mol·L-1·min-1,B項錯誤;15 min時n(H2)=1.2 mol,0~15 min內消耗氫氣的物質的量為2.4 mol-1.2 mol=1.2 mol,則0~15 min內消耗N2的物質的量為0.4 mol,所以15 min時,n(N2)=2.0 mol-0.4 mol=1.6 mol,與10 min時N2的物質的量相同,說明10 min時反應處于平衡狀態,C項正確;題述反應的正反應是氣體分子數減小的反應,氣體的總質量不變,所以當混合氣體的平均相對分子質量不變時,反應達到平衡,D項正確。
7.B　該反應的ΔS>0,A錯誤。加入催化劑可降低正、逆反應的活化能,從而加快正、逆反應速率,B正確。恒溫恒容時,若充入反應物來增大壓強,單位體積內活化分子數目增大,活化分子百分數不變,反應速率加快;若充入不參與反應的氣體來增大壓強,單位體積內活化分子數目不變,活化分子百分數不變,反應速率不變,C錯誤。達到平衡時,升高溫度,正、逆反應速率均增大,D錯誤。
8.D　該反應為放熱反應,CO2(g)和H2(g)的總能量比HCOOH(l)低,A正確;圖中參與循環使用的物質有H+,B正確;在反應過程中,決速步驟是能壘最大、反應最慢的一步,結合題圖可知反應方程式為Ⅳ H2+Ⅰ,C正確;根據題圖可看出物質Ⅰ參與反應過程,最后又生成,所以物質Ⅰ為該反應的催化劑,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為中間產物,D錯誤。
9.B　該反應為反應前后氣體體積減小的反應,恒壓的甲容器相當于恒容的乙容器增大壓強,增大壓強,化學反應速率增大,平衡正向移動,甲達到平衡所需時間小于乙,平衡時甲容器中NO2的體積分數小于乙,甲容器中NO2的平衡轉化率大于乙,A、C錯誤,B正確;甲容器中壓強始終不變,則甲容器內氣體的壓強保持不變不能說明正、逆反應速率相等,無法判斷反應是否達到平衡狀態,D錯誤。
10.C　據圖可知,隨著c(CO2)的增大,c(C3H6)增大,說明C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)的平衡正向移動,A正確;據圖可知,可能發生反應CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),導致C3H6、H2的濃度隨CO2濃度變化趨勢出現差異,B正確;相同條件下,增大,C3H8的轉化率降低,C錯誤;如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,根據碳原子守恒,可得入口處各氣體的濃度和出口處各氣體的濃度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2),D正確。
11.C　隨著溫度的升高,CH3OH的平衡轉化率降低,則該反應為放熱反應,x<0,A項正確;a點CH3OH的轉化率低于該溫度下的平衡轉化率,未達到平衡狀態,反應正向進行,則v正>v逆,B項正確;c點CH3OH的平衡轉化率為60%,c點平衡體系中含有0.08 mol CH3OH和0.10 mol CO,產物CH3COOH是液態,則c點CO在混合氣體中的體積分數約為55.6%,C項錯誤;縮小容器容積,增大壓強,平衡正向移動,乙酸的平衡產率提高,D項正確。
12.A　設平衡時M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有=,0　　　　　　 A(g)　+　3B(g) 2C(g)
起始量/mol 1.4 1 0
轉化量/mol 0.2 0.6 0.4
平衡量/mol 1.2 0.4 0.4
所以反應起始時N的容積為×2 L=2.4 L,D錯誤。
13.B　A項,容器a中平衡時,n(CO)=1.0 mol,則消耗n(CH4)=1.0 mol,容器容積為10 L,CH4從反應開始到恰好平衡時的平均反應速率為=0.025 mol·L-1·min-1,正確;B項,通入相同量的反應物,容器a和容器b中反應達到平衡狀態所用時間不同,平衡時CO的物質的量不同,所以a、b兩容器的溫度一定不同,錯誤;C項,因為容器a為恒溫恒容,反應后氣體的物質的量增大,所以在達到平衡前,容器a的壓強逐漸增大,正確;D項,Ta溫度下,結合題圖可列三段式:
　　　　　　　　　CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
起始/(mol·L-1) 0.11 0.11 0 0
轉化/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.3
平衡/(mol·L-1) 0.01 0.01 0.1 0.3
平衡常數為==27,正確。
14.A　根據K=知該反應的化學方程式為2Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g),升高溫度平衡常數K增大,說明升高溫度平衡正向移動,則正反應為吸熱反應,A正確;增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動,則W的質量分數減小,B錯誤;增大X的濃度,平衡向逆反應方向移動,C錯誤;升高溫度,混合氣體的平均相對分子質量變大,說明平衡正向移動,升高溫度平衡向吸熱反應方向移動,則正反應為吸熱反應,D錯誤。
15.B　根據蓋斯定律可知:(ⅱ+ⅲ)×可得BaSO4(s)+2C(s) 2CO2(g)+BaS(s),ΔH1=(ΔH2+ ΔH3)×=(+571.2 kJ·mol-1-118.8 kJ·mol-1)×=+226.2 kJ·mol-1,A錯誤;溫度高于 400 ℃,BaS的物質的量分數變化不大,硫酸鋇基本反應完全,C、CO2的量減少,CO的量增加,是由C(s)+CO2(g) 2CO(g)的移動導致的,B項正確;根據蓋斯定律可知:(ⅱ-ⅲ)×可得C(s)+CO2(g) 2CO(g),ΔH=(ΔH2-ΔH3)×=(571.2 kJ·mol-1+118.8 kJ·mol-1)×=+172.5 kJ·mol-1,升高溫度,平衡正向移動,平衡常數K增大,C項錯誤;為使硫酸鋇得到充分還原,需要加入過量的碳,故反應過程中生成的CO2和CO的物質的量之和小于投入C的物質的量,D項錯誤。
16.答案　(每空2分)(1)①溫度　②10　催化劑　③0.1　
(2)氯酸鉀自身受熱分解很緩慢　高錳酸鉀的分解產物對氯酸鉀的分解起到了催化作用
解析　(1)①對比實驗1、2可知,其他條件相同,反應溫度不同,研究的是溫度對H2O2分解速率的影響。②由表格數據可知,實驗2、3是研究不同催化劑對H2O2分解速率的影響,則其他反應條件應相同,a=10。③收集到的n(O2)==5×10-4 mol,消耗n(H2O2)=10-3 mol,則v(H2O2)=×60 s·min-1=0.1 mol·L-1·min-1。
(2)KClO3自身受熱分解生成O2的速率較緩慢,需使用MnO2作催化劑,KMnO4受熱分解產生MnO2,可作為KClO3分解反應的催化劑,所以加入KMnO4后B試管中KClO3的分解反應速率先慢后快。
17.答案　(除標注外,每空2分)(1)N*+H* NH*
(2)-92
(3)先生成灰藍色沉淀,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液
(4)①2Cr+2H+ Cr2+H2O(3分)　②增大　1.0×1014
③小于
解析　(1)活化能越高,反應速率越慢,則活化能最高的一步為N*+H* NH*,題述反應的決速步驟為N*+H* NH*。
(2)由題圖可知,反應N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH=-46 kJ·mol-1,則反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH=-92 kJ·mol-1。
(3)Cr3+與Al3+的化學性質相似,根據Al3+與NaOH溶液反應的原理可知,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量,可觀察到的現象是先生成灰藍色沉淀,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液。
(4)①Cr和Cr2在溶液中可相互轉化,Na2CrO4溶液中轉化反應的離子方程式為2Cr+2H+ Cr2+H2O。②增大氫離子濃度,2Cr+2H+ Cr2+H2O平衡正向移動,Cr的平衡轉化率增大;A點c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,c(Cr2)=0.25 mol·L-1,Cr初始濃度為1.0 mol·L-1,則A點c(Cr)=0.5 mol·L-1,A點時該轉化反應的平衡常數K===1.0×1014。③升高溫度,溶液中Cr的平衡轉化率減小,說明2Cr+2H+ Cr2+H2O平衡逆向移動,此反應為放熱反應, ΔH小于0。
18.答案　(除標注外,每空2分)(1)D
(2)①　②正向進行
(3)50%
(4)T1(5)納米CaO表面積比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO強(3分)
解析　(1)題述反應反應前后氣體分子數不變,增大壓強,平衡不移動,CO的平衡轉化率不變;題述反應正反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小;催化劑對平衡無影響;通入過量水蒸氣,平衡正向移動,CO的平衡轉化率增大,故選D。
(2)由題述反應可知,該反應的平衡常數K=,CO、H2O(g)、CO2、H2的物質的量分別為1 mol、3 mol、1 mol、1 mol時,Q===(3)設轉化的CO的物質的量為x mol,列三段式如下:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始濃度/(mol/L) 2 2 0 0
轉化濃度/(mol/L) x x x x
平衡濃度/(mol/L) 2-x 2-x x x
K==1
解得x=1,CO的轉化率=×100%=50%。
(4)題述反應為放熱反應,在n(H2O)/n(CO)相同時,降低溫度,平衡正向移動,CO的平衡轉化率增大,則溫度:T1(5) 若投入納米CaO,納米CaO表面積比微米CaO大,吸收CO2能力比微米CaO更強,單位時間內c(CO2)減小更多,更有利于CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)平衡正向移動,H2百分含量更大。
19.答案　(每空2分)(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol
(2)①0.225 mol·L-1·h-1　②40%　
(3)(MPa)-2
(4)①<　②C2H4
解析　(1)已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol,②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol;根據蓋斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol。
(2)①恒溫恒容時,氣體壓強之比等于其物質的量之比,2 h時=0.85,設消耗CO2的物質的量為x mol。
　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1　　　　 3 0　　　 0
轉化/mol x　　　 3x x x
2 h時/mol 1-x 3-3x x x
則有=0.85,解得x=0.3,故前2 h的平均反應速率v(H2)==0.225 mol·L-1·h-1。②該溫度下,反應進行5 h時處于平衡狀態,此時=0.80,設消耗CO2的物質的量為y mol,則有=0.80,解得y=0.4,故CO2的平衡轉化率為×100%=40%。
(3)設開始時投入CO2和H2的物質的量分別為1 mol、3 mol,CO2的平衡轉化率為50%,則有:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol　　 1　　　　 3　　　　　 0　　　　 0
轉化/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡時p(CO2)=8 MPa×= MPa,p(H2)=8 MPa×=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa×= MPa,p(H2O)=8 MPa×= MPa,Kp==(MPa)-2。
(4)①由題圖可知,隨溫度升高,平衡時n(H2)增大,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應為放熱反應,ΔH<0。②由題圖可知,隨溫度升高,平衡時n(H2)增大,因H2為反應物,則另一條n增大的曲線a代表CO2,C2H4、H2O都是生成物,隨溫度升高,平衡逆向移動,二者的物質的量逐漸減小,由化學計量數關系可知曲線b代表H2O,曲線c代表C2H4。

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