1、专题质量评估(七)(专题7)(90分钟100分)一、单项选择题(本大题共14小题,每小题2分,共28分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.下列说法正确的是()A.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小B.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的H0D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的H0【解析】选D。反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若H0,则一定能自发进行,若H0,S0,则一定不能自发进行,若H0,S0,S0,则
2、可能自发进行,是否自发和温度有关,A、B两项错误;C项S0,能自发,说明H0,若H0,D项正确。2.某温度下,浓度都是1 molL-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经t min后,测得各物质的浓度分别为c(X2)=0.4 molL-1,c(Y2)=0.6 molL-1,c(Z)=0.4 molL-1,则该反应的化学方程式可表示为()A.2X2+3Y22X2Y3B.3X2+2Y22X3Y2C.X2+2Y22XY2D.2X2+Y22X2Y【解析】选B。由题意知X2、Y2、Z的浓度变化分别为0.6 molL-1、0.4 molL-1、0.4 molL-1,故化学方程式中化学计量数
3、之比为322,结合原子守恒知B项正确。3.将FeCl3溶液和KI溶液混合,发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)。下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是()A.溶液颜色不再变化B.c(K+)不再变化C.c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不再变化D.v正(I-)=2v正(I2)【解析】选A。A项,溶液颜色不再变化,说明Fe3+、Fe2+及I2的浓度不再变化,反应达到平衡状态;B项,钾离子浓度始终不变,因此c(K+)不变不能用于判断反应是否达到平衡状态;C项,由铁元素守恒知,铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变,因此c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不变不能
4、用于判断反应是否达到平衡状态;D项,v正(I-)和v正(I2)同为正反应速率,v正(I-)=2v正(I2)不能用于判断反应是否达到平衡状态。4.美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶,原理为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。有关该反应的说法正确的是()A.H0B.S0C.化学能转变为电能D.氢能是理想的绿色能源【解析】选D。该反应是熵增的吸热反应,太阳能转化为化学能。5.在密闭容器中发生可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),以下是不同情况下的反应速率,其中最快的是()A.v(O2)=0.001 molL-1s-1B.v
5、(NH3)=0.002 molL-1s-1C.v(H2O)=0.003 molL-1s-1D.v(NO)=0.008 molL-1s-1【解析】选D。对应同一个化学反应,用不同的物质表示其反应速率数值是不同的,但表示的意义是相同的。因此在比较反应速率时需要换算成用同一种物质来表示,然后才能直接比较数值大小。若都用氨气表示其反应速率,则A、B、C、D分别为0.000 8 molL-1s-1、0.002 molL-1s-1、0.002 molL-1s-1、0.008 molL-1s-1。6.某科研小组为研究外界条件对反应速率的影响,对乙烯与酸性KMnO4溶液反应进行实验,相关数据如图所示。下列判断
6、不正确的是()A.在050 min之间,pH=2和pH=4时KMnO4的转化率相等B.溶液酸性越强,溶液褪色越快C.向溶液中加入少量KMnO4粉末,反应速率加快D.在2025 min之间,pH=6时KMnO4的反应速率为0.04 molL-1min-1【解析】选D。从图中可以看出,pH=2和pH=4在50 min时,KMnO4的浓度都等于零,KMnO4完全反应,转化率都为100%,A选项正确;溶液酸性越强,pH越小,单位时间内KMnO4的浓度变化越大,反应速率越快,B选项正确;加入KMnO4粉末,反应物的浓度增大,反应速率加快,C选项正确;在2025 min之间,pH=6时,c(KMnO4)=
7、210-5 molL-1,v(KMnO4)=410-6 molL-1min-1,D选项错误。7.一定条件下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0。下列有关叙述正确的是()A.升高温度,v(正)变大,v(逆)变小B.恒温恒容,充入O2,O2的转化率升高C.恒温恒压,充入N2,平衡不移动D.恒温恒容,平衡前后混合气体的密度保持不变【解析】选D。升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;恒温恒容充入O2,O2的转化率减小,B项错误;恒温恒压,充入N2,平衡体系中各物质浓度减小,相当于减小压强,平衡逆向移动,C项错误;平衡前后气体总质量不变,在恒容条件下,由公式=,可知混合气体的密度不变,D项
8、正确。8.一定温度下,将1 mol A和1 mol B气体充入2 L恒容密闭容器中,发生反应A(g)+B(g)xC(g)+D(s),t1时达到平衡,在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示,正确的是()A.方程式中x=1B.t2时刻改变是使用催化剂C.t3时刻改变是移去少量物质DD.t1t3间该反应的平衡常数均为4【解析】选D。平衡时C的浓度是0.5 molL-1,即C的物质的量是1 mol,由于开始时反应物都是1 mol,可逆反应不可能完全转化,所以x一定不是1,选项A不正确;根据题中图象可知,t2时C的浓度突然增大,所以改变的条件不可能是使用催化剂,
9、而应该是压强,选项B不正确;D是固体,改变固体的质量,平衡不移动,选项C不正确;t2时,C的浓度突然变大,只能是增大压强,但之后浓度没有发生变化,说明压强对平衡没有影响,物质D又是固体,说明x=2,温度不变,=,由方程式可得=4,D项正确。9.甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。其他条件相同,在不同催化剂(、)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是()A.相同条件下,催化剂催化效率更高B.b点表示上述反应在对应条件下的平衡状态C.根据图象,无法判断该反应是否为吸热反应D.该
10、反应平衡常数表达式为K=【解析】选C。其他条件相同,相同温度时催化剂生成CO的量更多,故催化剂的催化效率更高,A项错误;催化剂不影响可逆反应的限度,所以温度相同的条件下,两者的平衡状态相同,即应为相交的点,所以b点不是平衡状态,B项错误;由于图象显示交点前均没有达到平衡,所以无法判断该反应的热效应(应先达到化学平衡且平衡又发生移动,才能根据其推断),C项正确;气态的水也要写进平衡常数表达式,D项错误。10.已知X(g)+Y(g)2Z(g)H0。反应发生后,t1时达到平衡,t2时改变条件,t3时达到新平衡,则t2时改变的条件可能是()A.升高温度B.减小Z的浓度C.增大压强D.增大X或Y的浓度【
11、解析】选A。由图可知t2后,Z的浓度减小,X或Y浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动。A项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正确;B项,减小Z的浓度,平衡正向移动,X、Y的浓度逐渐减小,错误;C项,增大压强是通过缩小体积实现,此时Z、X、Y的浓度均应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡不移动,错误;D项,增大X或Y浓度,t2时X或Y浓度应瞬间增大,曲线出现断点,且平衡向正反应方向移动,错误。11.在一定温度下,体积不变的密闭容器中发生如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。已知在此条件下,3 mol CO2和1 mol H2充分反应达到平衡时,H2的转化率为75%。若在此条件下加入
12、4 mol CO2和1 mol H2,则达到平衡时CO和H2O的物质的量之和为()A.1.5 molB.1.6 mol C.1.8 molD.2.5 mol 【解析】选B。根据三段式有:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol 3 1 0 0变化量/mol 0.750.75 0.75 0.75平衡量/mol 2.250.25 0.75 0.75K=1设在此条件下CO2的变化量为x mol ,则:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol 4 1 0 0变化量/molx x x x平衡量/mol4-x1-x x xK=1,解得x=0.8,则达到平衡时CO
13、和H2O的物质的量之和为0.82 mol =1.6 mol。12.T 时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s)H0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是()A.T 时,该反应的平衡常数值为4B.c点没有达到平衡,此时反应向逆向进行C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T D.T 时,直线cd上的点均为平衡状态【解析】选C。由A(g)+B(g)C(s)H0知,平衡常数K=0.25,A错误;依据图象可知,c点浓度商Qc0;反应中固体变为气体,混乱度增大,S0,根据G=H-TS可知反应在高温下自发进行;C正确,反应
14、中生成的氨和二氧化碳的浓度之比为21,总浓度为2.410-3 molL-1,所以氨的浓度为1.610-3 molL-1,二氧化碳的浓度为8.010-4 molL-1,所以平衡常数K=(1.610-3)28.010-42.010-9;D错误,压缩容器体积,气体压强增大,平衡向逆向移动,氨基甲酸铵质量增加。14.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:结合实验,下列说法不正确的是()A.中溶液橙色加深,中溶液变黄B.中Cr2被C2H5OH还原C.对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D.若向中加入70% H2SO4溶液至过量,
15、溶液变为橙色【解析】选D。在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,重铬酸根离子浓度增大,橙色加深,加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,故A正确;中重铬酸钾氧化乙醇,重铬酸钾被还原,故B正确;是酸性条件,是碱性条件,酸性条件下氧化乙醇,而碱性条件不能,说明酸性条件下K2Cr2O7溶液氧化性强,故C正确;若向溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液为酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,故D错误。二、非选择题(本大题共7小题,共72分)15.(10分)已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=Q,其平衡常数随温度变化情况如下表所示:温度/400500850平衡常数9.9491请回答下列问题:(1)上述反应
16、的化学平衡常数表达式为_,该反应的Q_(填“”或“”)0。(2)850 时,向体积为10 L的反应器中通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)的浓度变化如图所示。则04 min时平均反应速率v(CO)=_。(3)若在500 时进行上述反应,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.02 molL-1,该条件下,CO的最大转化率为_。(4)若在850 时进行上述反应,设起始时CO和H2O(g)共为1 mol ,其中水蒸气的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的关系式:_。【解析】(1)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,故K=。依据表中数据
17、分析,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,H0。(2)v(CO)=0.03 molL-1min-1。(3)设CO的浓度变化量为a,则: CO(g) + H2O(g)H2(g)+CO2(g)起始/(molL-1) 0.02 0.02 0 0转化/(molL-1) a a a a平衡/(molL-1) 0.02-a0.02-a a a代入500 时平衡常数的表达式,K=9,解得a=0.015,CO的最大转化率为100%=75%。(4)因850 时反应平衡常数为1,起始时水的物质的量为x mol ,CO的物质的量为(1-x) mol ,反应容器的容积设为1 L,则:所以平衡常数
18、K=1,解得y=x。答案:(1)K=(2)0.03 molL-1min-1(3)75%(4)y=x16.(10分)反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0 L 的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050 molL-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题:(1)上述反应的温度T1_T2,平衡常数K(T1)_K(T2)。(填“大于”“小于”或“等于”)(2)若温度T2时,5 min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:平衡时体系总的物质的量为_。反应的平衡常数K=_。反应在05 min区间的平均反应速率v(A)=_。【解析】(1)温度越高反应速率越快,到达平衡的时间越短
19、,根据图象可知T1小于T2。由图象看出温度越高,到达平衡时c(A)越小,说明升高温度平衡向着正反应方向移动,即正反应为吸热反应,K(T1)小于K(T2)。(2)平衡时体系总的物质的量为(0.015+0.035+0.035)molL-11.0 L=0.085 mol。反应的平衡常数K=0.082。v(A)=0.007 molL-1min-1。答案:(1)小于小于(2)0.085 mol0.0820.007 molL-1min-117.(10分)雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。(1)已知:.2SO2
20、(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196.6 kJmol-1.2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=-113.0 kJmol-1反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)H=_ kJmol-1。一定条件下,将NO2与SO2以体积比12置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有_。a.体系密度保持不变b.混合气体颜色保持不变c.SO3和NO的体积比保持不变d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2测得中反应平衡时NO2与SO2体积比为15,则平衡常数K=_。(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g
21、)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250 、1.3104 kPa左右,选择此压强的理由是_。(3)如图是一种用NH3脱除烟气中NO的原理:该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和_(填化学式)。当消耗1 mol NH3和0.5 mol O2时,除去的NO在标准状况下的体积为_L。(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示,写出此时NO分解的化学方程式:_。【解析】(1)将化学方程式得:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+N
22、O(g)H=-41.8 kJmol-1。a.随反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的进行,气体的总质量和总体积始终不变,所以=也始终不变,不能说明达到平衡状态,错误;b.混合气体颜色保持不变说明二氧化氮的浓度不变,说明达到平衡状态,正确;c.随反应进行,SO3和NO都是生成物,所以其体积比一直等于化学计量数比,所以SO3和NO的体积比保持不变不能说明达到平衡状态,错误;d.每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2都表示正反应速率,反应自始至终都按此比例进行,错误。NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)起始物质的体积 a 2a 0 0转化物质的体积 x
23、 x x x平衡物质的体积 a-x 2a-x x x平衡时NO2与SO2体积比为15,即(a-x)(2a-x)=15,x=a,故平衡常数K=1.8。(2)实际生产条件控制在250 、1.3104 kPa左右,选择此压强的理由是工业生产要考虑经济效益、速度和效率,压强越大需要的条件越高,花费越大。(3)由图可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气,最终生成物为氮气和水,所以NO最终转化为N2和H2O。氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水,反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量,1 mol NH3转化为N2失去3 mol电子,0.5 mol O2得到2 mol电子,则NO转化为N
24、2得到的电子为1 mol,所以NO的物质的量为0.5 mol,其体积为22.4 Lmol-10.5 mol=11.2 L。(4)NO在40 下分解生成两种化合物,根据元素守恒可知生成N的氧化物,氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5,由图象可知,3 mol NO生成两种氮的氧化物各为1 mol,其反应方程式为3NOY+Z,根据原子守恒可知为N2O、NO2,所以方程式为3NON2O+NO2。答案:(1)-41.8b1.8(2)在1.3104 kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加,经济效益低(3)N211.2(4)3NON2
25、O+NO218.(10分)向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g)+2B(s)yC(g)Hv(逆),其余时间段v(正)=v(逆),所以C的含量最高的一段时间为t5t6段。(4)降压由于平衡不移动,所以此反应前后气体分子数不变。由图甲可求出v(A)=0.006 molL-1s-1,即=,所以此反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g);升高温度时,v(正)v(逆),平衡正向移动,所以正反应为吸热反应。(5)由化学方程式可知,15 s时,B的物质的量增加了0.06 mol,所以开始时加入的B的物质的量为0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol。答案:(1)
26、0.004 molL-1s-1(2)增加反应物浓度升高温度(3)t5t6(4)3A(g)B(g)+2C(g)吸热(5)0.04 mol20.(10分)在100 时,将0.40 mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中,每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析,得到数据如表所示:时间(s)020406080n(NO2)/ mol0.40n10.26n3n4n(N2O4)/ mol0.000.05n20.080.08(1)在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为_molL-1s-1。(2)n3_n4(填“”“”“”或“=”)vB(NH3)。(4)H2NCOONH4是工业合
27、成尿素的中间产物,该反应的能量变化如图所示,用CO2和氨合成尿素的热化学方程式为_。【解析】(1)恒温恒容条件下,向反应平衡体系中充入氮气,平衡将向正反应方向移动,故达到新平衡时,c(H2)减小。温度不变,平衡常数K=不变,达到新平衡后,c(NH3)增大,K不变,故c(N2)c3(H2)也会增大。(2)根据三段式法进行计算: CH4(g)+ H2O(g) CO(g) + 3H2(g)起始(molL-1)0.5 0.5 0 0转化(molL-1)0.580% 0.580%0.580% 0.580%3平衡(molL-1)0.1 0.1 0.4 1.2则平衡常数K=69.1。(3)由题图可知,B所处的温度和压强均大于A,故vA(NH3)vB(NH3)。(4)根据题图,有2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)H=-272 kJmol-1,H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=+138 kJmol-1,根据盖斯定律,由+可得:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=-134 kJmol-1。答案:(1)减小增大(2)69.1(3)(4)CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=-134 kJmol-1
