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…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2025年沪教版选修4化学上册月考试卷287考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共8题,共16分)1、某温度时,N2与H2反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是。
A.正反应的活化能等于逆反应的活化能B.a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C.1moN2与3moH2充分反应放出的热量小于92kJD.加入催化剂,该反应的焓变减小2、根据体系的能量循环图:
下列说法正确的是:A.>0B.C.D.3、某温度下,在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入H2和I2,发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)。反应体系中各物质浓度的有关数据如下。容器起始浓度平衡浓度c(H2)/mol·L-1c(I2)/mol·L-1c(HI)/mol·L-1c(HI)/mol·L-1甲0.010.010.004乙0.010.02a丙0.020.01b丁0.020.02——
下列判断正确的是A.平衡时,H2的转化率:丁>甲B.平衡时,乙中H2的转化率等于20%C.HI的平衡浓度:a=b>0.004D.丙中条件下,该反应的平衡常数K=44、25°C时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-,下列叙述正确的是A.向纯水中加入固体氯化铵,平衡正向移动,pH变小B.向纯水中加入固体氢氧化钠,平衡逆向移动,pH变小C.向水中加入少量固体硫酸氢钠,平衡正向移动,KW不变D.向水中通入HCl气体,平衡逆向移动,溶液导电能力减弱5、在室温时,向溶液中滴加溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示无气体溢出以下说法不正确的是
A.a点时水的电离程度最大B.b点时溶液中的离子浓度关系有C.c点时溶液中的粒子浓度大小关系为D.d点时溶液中6、室温下,用0.10mol•L-1盐酸滴定0.10mol•L-1氨水,滴定过程中NH3•H2O、NH4+(假设:溶液中的含氮微粒只有NH3•H2O和NH4+)的物质的量分数随pH的变化关系如图所示[例如:δ(NH3⋅H2O)=]。下列判断正确的是()
A.曲线L1代表δ(NH4+)与pH的变化关系B.NH3•H2O的电离常数Ka(NH3•H2O)=1.0×10-4.7C.水的电离程度:P>MD.P点时混合溶液中存在:c(Cl-)=c(NH3⋅H2O)+c(NH4+)7、下列说法正确的是A.0.1mol/LNaHSO3溶液pH=5.6,溶液中粒子浓度c(HSO3-)>c(H2SO3)>c(SO32-)B.将Na2CO3固体溶于水配成溶液,再向溶液中加水,由水电离出的c(H+)·c(OH-)增大C.碳酸氢钠溶液中:c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)D.等体积、等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液混合:<8、NH4Al(SO4)2在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。下列有关说法正确的是()A.NH4Al(SO4)2属于弱电解质,其溶液导电性较弱B.NH4Al(SO4)2溶液中NH4+水解产生的NH3·H2O促进Al3+水解C.0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2中离子浓度大小顺序为c(SO42-)>c(Al3+)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)D.常温下,0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2中滴加氨水至中性时,c(NH4+)=2c(SO42-)评卷人得分二、填空题(共5题,共10分)9、氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途,NH3、HNQ3等是重要化工产品。
(1)合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭;水和空气为原料来制取的。其主要反应是:
①2C+O2→2CO
②C+H2O(g)→CO+H2
③CO+H2O(g)→CO2+H2
某次生产中将焦炭、H2O(g)和空气(设空气中N2和O2的体积比为4:1,下同)混合反应,所得气体产物经分析,组成如下表:表中x=_______m3,实际消耗了_____kg焦炭。气体CON2CO2H2O2体积(m3)(标准状况)x2012601.0
(2)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(1)ΔH<0。若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,反应在不同条件下进行上述反应;反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①与实验a相比,c组改变的实验条件可能是____________。
②用P0表示开始时总压强,P表示平衡时总压强,.用α表示SO2的平衡转化率,则α表达式为________。
(3)已知N2O42NO2,N2O4与NO2共存的温度是264-413K,低于溶点264K时,全部为无色的N2O4晶体,达到264K时N2O4开始分解,沸点294K时成为红棕色的混合气体,温度高与413K时,气体又变为无色。(2NO22NO+O2)。在1L的密闭容器中发生反应N2O42NO2达到平衡状态。
①若此时为标准状态下(273K101KPa),再向其中加入4.6g纯的NO2,则达到平衡时混合物的颜色____(和原平衡状态比;填选项字母,下同)
A.增大(加深)B.减小(变浅)C.不变D.不能确定。
②若此时为25℃,101KPa下,再向其中加入4.6g纯的NO2,则达到平衡时混合物的颜色______,混合物中NO2的体积分数___________。
(4)查阅资料可知:常温下,Ksp[Ag(NH3)2+]=1.00×107。Ksp[AgC1]=2.50×10-10.
①银氨溶液中存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq),该反应平衡常数的表达式为K稳=__________;
②计算得到可逆反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=______,1L1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl_______mol(保留2位有效数字)10、回答下列问题:
(1)已知室温下CO的燃烧热为283kJ/mol,则CO的燃烧热的热化学方程式为___________________________________。
(2)工业上利用CO和H2合成清洁能源CH3OH,其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=-116kJ/mol
如图表示CO的平衡转化率(α)随温度和压强变化的示意图。X表示的是_____________,Y1_____Y2(填“<”、“=”、“>”)。
(3)合成甲醇的反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①反应进行到4min时,v(正)____v(逆)(填“>”“<”或“=”)。0~4min,CO2的平均反应速率v(CO2)=____________mol·L−1·min−1。
②该温度下平衡常数为_____________。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1∶3∶1∶1
C.恒温恒压下;气体的体积不再变化。
D.恒温恒容下;气体的密度不再变化。
(4)为提高燃料的能量利用率,常将其设计为燃料电池。某电池以甲烷为燃料,空气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极。写出该燃料电池的负极反应式:_____________________________。11、CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:。化学键C—HC=OH—HCO(CO)键能/kJ·mol-14137454361075
则该反应的ΔH=__________________。12、2018年,美国退出了《巴黎协定》实行再工业化战略,而中国却加大了环保力度,生动诠释了我国负责任的大国形象。近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究;实现可持续发展。
(1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•mol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ•mol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:_______。
(2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是_______(填字母)。
a.高温高压b.低温低压c.高温低压d.低温高压。
(3)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X平衡转化率变化曲线。
①反应物X是_______(填“CO2”或“H2”)。
②判断依据是_______。
(4)250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6molH2、2molCO2和催化剂,10min时反应达到平衡,测得c(CH3OH)=0.75mol·L-1。
①前10min的平均反应速率v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
②化学平衡常数K=_______。
③催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:。实验编号温度(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3B543Cu/ZnO纳米片11.972.7C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1D553Cu/ZnO纳米片12.070.6
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为_______(填字母)。13、如图是溶液中各离子浓度的相对大小关系示意图:
(1)其中,是______。填微粒符号
(2)在溶液中各微粒浓度等式关系正确的是_______
a.
b.
c.评卷人得分三、判断题(共1题,共2分)14、向溶液中加入少量水,溶液中减小。(____)评卷人得分四、结构与性质(共3题,共24分)15、随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,含碳化合物的综合利用备受关注。CO2和H2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的=_______已知由实验测得反应Ⅰ的(为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则_______(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)①下列措施一定能使CO2的平衡转化率提高的是_______(填字母)。
A.增大压强B.升高温度C.增大H2与CO2的投料比D.改用更高效的催化剂。
②恒温(200℃)恒压条件下,将1molCO2和1molH2充入某密闭容器中,反应达到平衡时,CO2的转化率为a,CH3OH的物质的量为bmol,则此温度下反应Ⅲ的平衡常数Kx=_______[写出含有a、b的计算式;对于反应为物质的量分数。已知CH3OH的沸点为64.7℃]。其他条件不变,H2起始量增加到3mol,达平衡时平衡体系中H2的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)反应Ⅲ可能的反应历程如图所示。
注:方框内包含微粒种类及数目;微粒的相对总能量(括号里的数字或字母;单位:eV)。其中,TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
①反应历程中,生成甲醇的决速步骤的反应方程式为_______。
②相对总能量_______eV(计算结果保留2位小数)。(已知:)16、常温下,有下列四种溶液:①HCl②NaOH③NaHSO4④CH3COOH
(1)NaHSO4溶液呈酸性,用化学用语解释其呈酸性的原因:________________。
(2)0.1mol·L-1的溶液②,其pH=____________。
(3)向等体积、等浓度的溶液①、④中加入大小相同的镁条,开始时反应速率的大小关系为①_________④(填“>”、“<”或“=”)。
(4)等体积、等pH的溶液①和④分别与足量的②反应,消耗②的物质的量大小关系为①_______④(填“>”、“<”或“=”)。17、常温下,用酚酞作指示剂,用0.10mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L-1的CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲线如图。
(已知:CH3COOH、HCN的电离平衡常数分别为1.75×10-5、6.4×10-10)
(1)图__(a或b)是NaOH溶液滴定HCN溶液的pH变化的曲线;判断的理由是__。
(2)点③所示溶液中所含离子浓度的从大到小的顺序:__。
(3)点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)-c(CN-)__c(HCN)-c(CH3COOH)(填“>、<或=”)
(4)点②③④所示的溶液中水的电离程度由大到小的顺序是:__。评卷人得分五、有机推断题(共1题,共9分)18、某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)A点表示Ag2SO4是_____(填“过饱和”“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)该温度下Ag2SO4的溶度积常数Ksp=_____。(列式带入数据并计算出结果)
(3)现将足量的Ag2SO4固体分别加入:
a.40mL0.01mol·L-1K2SO4溶液。
b.10mL蒸馏水。
c.10mL0.02mol·L-1H2SO4溶液。
则Ag2SO4的溶解程度由大到小的顺序为_____(填字母)。
(4)向Ag2SO4悬浊液中加入足量Na2CrO4固体,可观察到有砖红色沉淀生成(Ag2CrO4为砖红色),写出沉淀转化的离子方程式:_____。评卷人得分六、元素或物质推断题(共1题,共5分)19、Q;W、X、Y、Z是位于不同主族的五种短周期元素;其原子序数依次增大。
①W的氢化物与W最高价氧化物对应水化物反应生成化合物甲。
②X;Y、Z的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水。
③常温下,Q的最高价气态氧化物与化合物X2O2发生反应生成盐乙。
请回答下列各题:
(1)甲的水溶液呈酸性,用离子方程式表示其原因____________________________________________________________________________。
(2)③中反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________。
(3)已知:ZO3n-+M2++H+→Z-+M4++H2O(M为金属元素,方程式未配平)由上述信息可推测Z在周期表中位置为________________________________________________________________________________________________。
(4)Y形成的难溶半导体材料CuYO2可溶于稀硝酸,同时生成NO。写出此反应的离子方秳式_____________________________。参考答案一、选择题(共8题,共16分)1、C【分析】【分析】
A;反应物和生成物的能量不同;活化能不同;
B;催化剂可降低反应所需的活化能;
C、由图可知1molN2、3molH2完全反应放出热量为600kJ-508kJ=92k就;而合成氨为可逆反应;
D;ΔH只与反应的终始态有关;与所经历的途径无关,加入催化剂,该反应的焓变不变。
【详解】
A;反应物和生成物的能量不同;正反应的活化能不等于逆反应的活化能,故A错误;
B、催化剂可降低反应所需的活化能,则图中b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线;故B错误;
C、合成氨为可逆反应,1moN2与3moH2充分反应放出的热量小于92kJ;故C正确;
D;ΔH只与反应的终始态有关;与所经历的途径无关,加入催化剂,该反应的焓变不变,故D错误;
故选C。
【点睛】
本题考查反应热与焓变,侧重分析与应用能力的考查,解题关键:把握反应中能量变化、图象分析、焓变计算,注意选项C为解答的易错点,注意可逆反应转化率低于100%.2、D【分析】A.水蒸气变成液态水会放出热量,,故A错误;B.氢氧化钙生成氧化钙固体和水蒸气,与液态水和氧化钙反应生成氢氧化钙不是可逆的过程,水蒸气变成液态水会放出热量,因此,故B错误;C.根据盖斯定律,,故C错误;D.根据盖斯定律,,故D正确;故选D。3、C【分析】【详解】
A、恒温恒容,丁与甲相比,各物质浓度增大一倍,为等效平衡,转化率相同,选项A错误;B、甲容器中氢气的转化率为:×100%=20%,乙中增大碘的浓度,氢气的转化率增大,大于20%,选项B错误;C、对比甲容器,乙容器中增大碘的浓度,平衡正向移动,碘化氢的浓度增大,丙容器中氢气的浓度增大,平衡正向移动,碘化氢的浓度增大,且两者转化率相同,故:HI的平衡浓度:a=b>0.004;选项C正确;D;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故可以根据甲容器计算丙中条件下的平衡常数。
H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始浓度(mol/L)0.010.010
改变浓度(mol/L)0.0020.0020.004
平衡浓度(mol/L)0.0080.0080.004
K==0.25,选项D错误。答案选C。4、A【分析】【详解】
A.向纯水中加入固体氯化铵;铵根离子水解,平衡正向移动,pH变小,故A正确;
B.向纯水中加入固体氢氧化钠;氢氧根离子浓度增大,平衡逆向移动,pH变大,故B错误;
C.向水中加入少量固体硫酸氢钠,溶液中氢离子浓度增大,平衡逆向移动,KW不变;故C错误;
D.向水中通入HCl气体;溶液中氢离子浓度增大,平衡逆向移动,溶液导电能力增强,故D错误;
故选A。5、C【分析】【详解】
A.a、b、c、d四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完溶液中只有与b、c、d三点溶液均含有可以促进水的电离,而抑制水的电离.b点溶液呈中性;所以a点水的电离程度最大,故A正确;
B.b点溶液呈中性,溶液中根据电荷守恒:即有故B正确;
C.c点溶液为加入150mLNaOH溶液,此时溶液中恰好生成初始时等量的和溶液呈碱性,电离程度大于水解程度,所以故C错误;
D.d点溶液为加入200mLNaOH溶液,反应恰好生成据物料守恒故D正确;
答案选C。
【点睛】
本题考查酸碱中和反应,根据图像分析,明确发生反应的原理,把握溶液中的守恒关系分析是解题的关键,整体难度不大,是基础题。6、B【分析】【分析】
NH3·H2O与HCl反应:NH3·H2O+HCl=NH4Cl+H2O,随着反应进行,pH逐渐减小,c(NH4+)增大,推出L2代表NH4+物质的量分数与pH的关系,L1代表NH3·H2O的物质的量分数与pH的关系;据此分析;
【详解】
A.pH越小,含量越大,结合图像分析可知曲线代表与pH的变化关系;故A错误;
B.根据P点数据分析可知P点铵根离子浓度等于一水合氨的浓度,氢氧根离子浓度为所以的电离常数故B正确;
C.M点相对于P点,铵离子含量前者大,所以对水的电离促进程度大,所以水的电离程度:故C错误;
D.根据题目信息可知P点的溶液中含有等量的氯化铵和一水合氨,所以c(Cl-)3·H2O)+c(NH4+);故D错误。
答案:B。7、C【分析】【详解】
A.0.1mol/LNaHSO3溶液pH=5.6,说明溶液显酸性电离程度大于水解程度,溶液中粒子浓度c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3);故A错误;
B.加水稀释促进碳酸钠水解,则由水电离出的n(H+)、n(OH-)都增大,但氢离子、氢氧根离子物质的量增大倍数小于溶液体积增大倍数,因此由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小;故B错误;
C.碳酸氢钠溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-),物料守恒:c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+(H2CO3),则c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3);故C正确;
D.等体积、等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液混合:<
D.等体积、等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液混合,溶液呈碱性,H2CO3的电离平衡常数关系Ka1>Ka2,混合溶液中c(H+)值一定,则==由于Ka1>Ka2,则>故D错误;
故答案选C。
【点睛】
把握电离大于水解、电荷守恒及物料守恒为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,选项D是解答的难点,注意计算式的变形。8、D【分析】【详解】
A.NH4Al(SO4)2在溶液中完全电离出铵根离子、铝离子和硫酸根离子,则NH4Al(SO4)2为强电解质,故A错误;
B.NH4+、Al3+水解溶液都呈酸性,二者会相互抑制,故B错误;
C.0.1mol•L-1NH4Al(SO4)2中,铵根离子和铝离子水解溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),由于铝离子水解程度大于铵根离子,则c(NH4+)>c(Al3+),溶液中离子浓度大小为:c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-),故C错误;
D.常温下,0.1mol•L-1NH4Al(SO4)2中滴加氨水至中性时,铝离子完成沉淀,溶质为硫酸铵和一水合氨,根据电荷守恒可知:c(H+)+c(NH4+)=2c(SO42-)+c(OH-),溶液呈中性c(H+)=c(OH-),所以c(NH4+)=2c(SO42-),故D正确;
故选:D。二、填空题(共5题,共10分)9、略
【分析】【详解】
(1)氮气不参与反应,且空气中氮气和氧气的体积比为4:1,则空气中氧气的体积为根据表中知氧气剩余1.0m3,则参与反应的氧气体积为(5-1)m3=4m3,设水蒸气的体积为mm3,根据氧元素守恒可知,x+12×2=4×2+m,由氢元素守恒可知水蒸气的体积为60m3,即m=60,则x=44。和的物质的量为n=根据碳元素守恒可知实际消耗焦炭的质量为m=nM==3.0×104g=30Kg。答案:44;30。
(2)①a、c开始均通入2molCO和1molSO2;容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系,故c组改变的实验条件可能是:升高温度,故答案为:升高温度。
②用p0表示开始的时候的总压强,p表示平衡时的总压强,a表示CO的平衡转化率,则:
压强之比等于物质的量之比,则p0:p=3:(2-2a+1-a+2a),整理可得a=×100%,故答案为a=×100%;
(3)①根据N2O42NO2,N2O4与NO2共存的温度是264-413K,低于溶点264K时,全部为无色的N2O4晶体,达到264K时N2O4开始分解,沸点294K时成为红棕色的混合气体,温度高与413K时,气体又变为无色。标准状态下(273K101KPa),加入4.6g纯的NO2,知n(NO2)=0.1mol,部分发生反应,生成N2O4;所以颜色变深;答案:A。
②温度升至25℃,平衡正向移动,向其中加入4.6g纯的NO2;平衡虽然逆向移动,但二氧化氮浓度增大,混合气体颜色变深,因此,本题正确答案是:A.
(4)①化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则化学平衡常数=因此,本题正确答案是:
②可逆反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的化学平衡常数K==K∙Ksp[AgC1]=1.00×107×2.50×10-10=2.50×10-3;
设溶解的AgCl物质的量为x,反应前后系数相同,可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数,AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)根据平衡常数=2.50×10-3,X=0.045mol,因此,本题正确答案是:2.5×10-3;0.045mol。【解析】4430升高温度×100%AAB2.5×10-30.045mol10、略
【分析】【分析】
燃烧热为1mol纯净的可燃物完全燃烧生成稳定的化合物释放的热量;可逆反应到达平衡时;同种物质的正逆速率相等,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变化说明到达平衡。
【详解】
(1)根据燃烧热的概念,燃烧热的热化学方程式为:CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)△H=-283kJ/mol;
(2)△H<0,该反应为放热反应,根据勒夏特列原理,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,图像中曲线Y升高,根据方程可知,增大压强,体积减小,平和正向移动,则X表示压强;当压强不变时,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,Y12;
(3)①通过图像可知,反应在15min时平衡,4min反应正向进行,则v(正)>v(逆);v(CO2)=/=0.5/4=0.125mol/(L·min);
②该温度下平衡常数,=5.33;
③A.反应速率之比等于化学方程式计量数之比,因此3v正(CH3OH)=v正(H2),所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能说明CH3OH正逆反应速率相同;A错误;
B.平衡时反应混合物中各组分的含量保持不变,但容器内CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比不一定为1:3:1:1;所以不能作为平衡的标志,B错误;
C.该反应是气体分子数变化的反应;恒温恒压下,气体的体积不再变化,可以作为平衡的标志,C正确;
D.反应前后气体的质量不变;容器的体积不变,所以密度始终保持不变,因此混合气体的密度保持不变不能作为平衡的标志,D错误;
答案为C
(4)甲烷燃料电池以甲烷为燃料,以空气为氧化剂,以KOH溶液为电解质,负极得电子,电解质溶液参与反应,电池反应为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;【解析】CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)△H=-283kJ/mol压强<>0.1255.33(或5.3或16/3)CCH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O11、略
【分析】【分析】
由反应的焓变ΔH=反应物的键能之和—生成物的键能之和计算可得。
【详解】
该反应的焓变ΔH=反应物的键能之和—生成物的键能之和=[4×E(C—H)+2×E(C=O)]-[2×E(CO)+2×E(H—H)]=(4×413+2×745)kJ·mol-1-(2×1075+2×436)kJ·mol-1=+120kJ·mol-1,故答案为:+120kJ·mol-1。【解析】+120kJ·mol-112、略
【分析】【分析】
本题主要考查化学平衡的移动;
(1)考查盖斯定律;将两个热化学方程相加即可;
(2)考查化学平衡移动;
(3)考查反应物的平衡转化率;及影响因素;
(4)考查化学反应速率;化学平衡常数、产物的选择性。
【详解】
(1)根据盖斯定律,将两个热化学方程式相加可得:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-48.9kJ/mol;
(2)根据热化学方程式可知,生成CH3OH的方向是放热反应方向,也是气体体积减小的方向,故要想提高CH3OH的产率;需要降温高压,故合理选项为d;
(3)观察图中的横坐标,其物理量为若假设n(CO2)为定值,则X的转化率随n(H2)的增大而增大,则X为CO2;
(4)①在同一容器中,CH3OH的浓度变化量为0.75mol·L-1,则有(单位:mol·L-1):。3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)3111起始3100转化2.250.750.750.75平衡0.750.250.750.75
H2的浓度变化量为2.25mol·L-1,则前10min的平均反应速率v(H2)=0.225mol·L-1;
②K==
③选择性是指产物的专一性,在一个化学反应中若有多个产物,其中某一产物是目标产物,若这个物质的产率越高,说明该反应的选择性越好。观察四组数据,相比之下,BD的选择性很高,且B的CO2转化率比D稍低些,但是B的CH3OH的选择性高出了不少,故最佳选项为B。【解析】3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-48.9kJ/moldCO2恒容密闭容器中,其他条件相同时,增大n(H2)/n(CO2),相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使CO2的转化率增大,而H2转化率降低0.2255.33(或16/3)B13、略
【分析】【分析】
⑴先写出离子浓度大小;再得出结论。
⑵根据和三大守恒分析。
【详解】
⑴亚硫酸钠虽然能水解,但程度不大,所以主要离子为钠离子和亚硫酸根离子,由于还能少量水解,溶液中水电离出氢氧根离子和氢离子,故氢氧根离子浓度略大于由于溶液呈碱性,所以是最小的,所以离子浓度大小关系为:故是故答案为:
⑵亚硫酸钠为强电解质,完全电离,亚硫酸根离子为多元弱酸根离子,部分发生水解生成亚硫酸氢根离子和氢氧根离子,亚硫酸氢根离子继续水解生成硫离子和氢氧根离子,溶液中还存在水的电离,
a.根据物料守恒可知,故a错误;
b.根据电荷守恒可知,故b正确;
c.根据质子守恒可知,故c错误。
故答案为:b。【解析】b三、判断题(共1题,共2分)14、×【分析】【详解】
向溶液中加入少量水,减小,碱性减弱即减小,则增大,则溶液中增大,故错;【解析】错四、结构与性质(共3题,共24分)15、略
【分析】【详解】
(1)根据盖斯定律,由Ⅲ-Ⅱ可得
反应Ⅰ属于吸热反应,反应Ⅰ达平衡时升温,平衡正向移动,K增大,则减小;
(2)①A.Ⅲ为气体分子总数减小的反应,加压能使平衡正向移动,从而提高的平衡转化率;A正确;
B.反应Ⅰ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,反应Ⅲ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的平衡转化率不一定升高;B错误;
C.增大与的投料比有利于提高的平衡转化率;C正确;
D.催剂不能改变平衡转化率;D错误;
故选AC;
②200℃时是气态,1mol和1molH2充入密闭容器中,平衡时的转化率为a,则消耗剩余的物质的量为根据碳原子守恒,生成CO的物质的量为消耗剩余生成此时平衡体系中含有和则反应Ⅲ的其他条件不变,H2起始量增加到3mol,达平衡时则平衡时
的物质的量分别为0.5mol、1.9mol、0.5mol、0.2mol、0.3mol,平衡体系中H2的物质的量分数为1.9/3.4=0.56;
(3)①决速步骤指反应历程中反应速率最慢的反应。反应速率快慢由反应的活化能决定,活化能越大,反应速率越慢。仔细观察并估算表中数据,找到活化能(过渡态与起始态能量差)最大的反应步骤为
②反应Ⅲ的指的是和的总能量与和的总能量之差为49kJ,而反应历程图中的E表示的是1个分子和1个分子的相对总能量与1个分子和3个分子的相对总能量之差(单位为eV),且将起点的相对总能量设定为0,所以作如下换算即可方便求得相对总能量【解析】(1)+41.0减小。
(2)AC0.56
(3)或-0.5116、略
【分析】【分析】
(1)NaHSO4溶液呈酸性,其原因是NaHSO4完全电离生成H+。
(2)0.1mol·L-1的溶液②,c(OH-)=0.1mol·L-1,c(H+)=10-13mol·L-1,pH=-lgc(H+)。
(3)向等体积、等浓度的溶液①、④中加入大小相同的镁条,HCl完全电离,而CH3COOH部分电离,溶液中的c(H+)为盐酸大于醋酸;由此可得出开始时反应速率的大小关系。
(4)等体积;等pH的溶液①和④中;醋酸的浓度远大于盐酸,分别与足量的②反应时,盐酸和醋酸都发生完全电离,由此可得出二者消耗②的物质的量大小关系。
【详解】
(1)NaHSO4溶液呈酸性,其原因是NaHSO4完全电离生成H+,其电离方程式为NaHSO4=Na++H++SO42-。答案为:NaHSO4=Na++H++SO42-;
(2)0.1mol·L-1的溶液②,c(OH-)=0.1mol·L-1,c(H+)=10-13mol·L-1,pH=-lgc(H+)=13。答案为:13;
(3)向等体积、等浓度的溶液①、④中加入大小相同的镁条,HCl完全电离,而CH3COOH部分电离,溶液中的c(H+)为盐酸大于醋酸,由此可得出开始时反应速率的大小关系为①>④。答案为:>;
(4)等体积、等pH的溶液①和④中,醋酸的浓度远大于盐酸,醋酸的物质的量远大于盐酸,与足量的②反应时,盐酸和醋酸都发生完全电离,由此可得出消耗②的物质的量大小关系为①<④。答案为:<。
【点睛】
等体积、等pH的强酸和弱酸溶液,虽然二者的c(H+)相同,但由于弱酸只发生部分电离,所以弱酸的物质的量浓度远比强酸大。与碱反应时,弱酸不断发生电离,只要碱足量,最终弱酸完全电离,所以弱酸消耗碱的物质的量比强酸要大得多。解题时,我们一定要注意,与金属或碱反应时,只要金属或碱足量,不管是强酸还是弱酸,最终都发生完全电离,若只考虑电离的部分,则会得出错误的结论。【解析】NaHSO4=Na++H++SO42-13><17、略
【分析】【分析】
(1)电离平衡常数越小酸性越弱;同浓度pH值越大;
(2)b为醋酸;先判断点③所示溶液中的溶质成分,根据溶液中的电荷守恒分析;
(3)先判断溶质成分;根据各溶液中的物料守恒分析;
(4)酸的电离抑制水的电离;盐的水解促进水的电离;
【详解】
(1)根据题目所给信息可知电离平衡常数Ka(CH3COOH)>Ka(HCN),所以同浓度的CH3COOH和HCN,HCN的酸性更强,pH值更大,所以a为HCN,b为CH3COOH;故答案为:a;HCN的电离平衡常数小,同浓度,其电离出的氢离子浓度小,pH值大;
(2)曲线b代表醋酸,根据加入氢氧化钠的量可知点③所示溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa,根据电荷守恒可知:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),此时溶液呈中性,所以c(OH-)=c(H+),所以c(CH3COO-)=c(Na+),故答案为:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(OH-)=c(H+);
(3)点②所示溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa,且物质的量之比为1:1,根据物料守恒可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+),同理可知点①所示溶液中:c(HCN)+c(CN-)=2c(Na+),两溶液加入氢氧化钠的量相同,所以钠离子浓度相同所以c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(HCN)+c(CN-),所以c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH);
(4)点②所示溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa,且物质的量之比为1:1,醋酸的电离程度大于水解程度,此时水的电离受到抑制,点③所示溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa,此时溶液呈中性,溶液中c(OH-)=10-7mol/L,且全部由水电离,酸的电离和盐的水解相互抵消,水的电离既不受到抑制也不受到促进,点④所示溶液中溶质为CH3COONa;只有盐的水解促进水的电离,所以水的电离程度从大到小排序为④③②;
【点睛】
明确混合溶液中溶质成分及其性质、溶液酸碱性
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