可能用到的相对原子质量:H 1 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5 Ca 40 Fe 56 Cu 64 Ga 70 Ag 108
选择题:本题共15个小题,共225分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(湖南湖北四校2020届联考)(15分)研究氮氧化物的反应机理,NOx之间的转化对等于消除环境污染有具有重要意义。
I.升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(检测卡
ΔH<0)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知: 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
① 2NO(g)N2O2(g)(快) v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2) ΔH1<0
② N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2) ΔH2<0
(1)一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K= ,根据速率方程分析,升高温度该反应速率减小的原因是 _(填字母)。
a.k2正增大,c(N2O2)增大
b.k2正减小,c(N2O2)减小
c.k2正增大,c(N2O2)减小
d.k2正减小,c(N2O2)增大
(2)由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为 (填字母)。
Ⅱ.(3)已知:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。
① 下列可以作为反应达到平衡的判据是 。
B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C.K不变
D.容器内气体的密度不变
E.容器内颜不变
② t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为75%,则反应N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常数Kp= [对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如pcmmb移动电视
(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。 ③ 反应温度T1时,c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1,画出0~t2时段,c(NO2)随t变化曲线。保持其它条件不变,改变反应温度为T2(T2>T1),再次画出0~t2时段,c(NO2)随t变化趋势的曲线。
图1 图2 图3
(4)NO氧化反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图2。
Ⅰ.2NO(g) N2O2(g) ΔH1
Ⅱ.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH2
① 决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
② 在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。转化相同量的NO,在温度 (填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长,试结合反应过程能量图(图2)分析其原因 。
【答案】(15分)
(1)(2分) c(1分)
(2)a(2分)
(3)① AE(2分) ② 36p/7(2分) ③ (2分)
(4)① Ⅱ(1分) ② T4(1分) ΔH1<0,温度升高,反应Ⅰ平衡逆移,c(N2O2)减小;浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响(2分)
【解析】
Ⅰ.(1)反应①达到平衡状态时,,代入和,得,结合反应①的平衡常数表达式:,可得;同理,对于反应②,有;反应,可以由反应①和反应②叠加得到,所以该反应的平衡常数与反应①②的平衡常数的关系为:,代入和可得,;由题干可知,NO氧化反应的两步反应都是放热的,所以升高温度均会使反应①②平衡逆向移动,且由于反应①为快速反应,反应②为慢速反应,所以反应②逆移生成的N2O2会迅速转化为NO,综上所述,升温会使c(N2O2)下降;反应②作为整个反应的速率控制步骤,其速率下降是导致总反应速率降低的主要原因;尽管升温会使反应速率常数增加,结合反应②的正反应速率方程,但由于c(N2O2)下降更明显,所以导致反应速率整体变慢,所以答案为c项;
(2)升高温度会使平衡逆向移动,所以新的平衡状态,c(O2)增加,此外,结合(1)的分析可知,随温度升高而下降,因此a点符合规律;
Ⅱ.(3) ① 反应为非等体积反应且在恒容条件下进行,根据可知,压强恒定时,体系一定达到平衡状态,设备集电环A正确;当时,体系才平衡,选项将系数弄反了,B错误;温度恒定则K就不变,与是否平衡无关,C错误;由于该反应全为气体参与,且在恒容条件下进行,所以根据可知,容器内的气体密度恒定与平衡与否无关,D错误;NO2气体有颜,颜的深浅与浓度有关,当颜不变时,即浓度不变,反应一定平衡,E正确。
② 假设初始时N2O4的物质的量为n0,根据平衡状态时转化率为75%,列三段式:
;
所以平衡时两种物质的分压为:,,所以:;
③ T1条件下,分析图像可知,反应在挤压成型机t1时刻开始接近平衡,最终N2O4消耗量为0.03mol/L,所以该温度下,NO2也要在t1时刻开始接近平衡且浓度为0.06mol/L;
T2>T1,因为该反应是吸热反应,所以此温度下,NO2的平衡浓度更大,此外,由于温度更高,所以达到平衡状态所需的时间更短,综上所述,图像为:
;
(4)①由图像2可知,反应Ⅰ的活化能更低,所以反应速率更快,因此决定整个反应快慢的步骤是反应Ⅱ;
②由图像可知,T4条件下NO浓度变化更平缓,所以T4条件转化相同量的NO耗时更长;由于反应Ⅰ和Ⅱ均为放热反应,所以升温平衡逆向移动,此外,反应Ⅱ进行的更慢,所以反应Ⅱ逆向移动产生的N2O2会被反应Ⅰ迅速消耗,从而导致N2O2丙烷脱氢制丙烯浓度下降而使反应Ⅱ速率下降,速率控制步骤的反应速率下降导致了整个反应的速率变慢。
2.(南充市2020届第一次高考适应性考试)(15分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(手持gps怎么量测1)化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,示意如下图:
下列说法正确的是 (选填字母)。
A.①表示N2、H2分子中均是单键
B.②→③需要吸收能量
C.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H,若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·mol-l),则上述反应的△H= kJ·mol一1。
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(m mol•min一1)。
① 不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是 (填写催化剂的化学式)。
② 温度为T,在一体积固定的密闭容器中加入2 mol NH3,此时压强为P0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气分解的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g) N2(g)十3H2(g)用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp= 。[己知:气体分压(p分)=气体总压(p总)x体积分数]