提升训练24 化学反应原理中的计算1.(2022·超级全能生联考)T℃,将2molX和1molY充入容积为1L的密闭容器中,已知:2X(g)+Y(g)2Z(s) ΔH=-MkJ·mol-1。10min后达到平衡,生成0.2molZ,共放出热量NkJ,下列说法正确的是( )A.在10min时,X的化学反应速率为0.02mol·L-1·min-1B.在0~10min内,Y的化学反应速率为mol·L-1·min-1C.增加Z的物质的量可加快逆反应速率D.反应达平衡后,保持T℃,通入稀有气体增加压强,则化学反应速率变快2.(2022·绍兴统测)相同温度下溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断不正确的是( )A.对比pH=7和pH=10的曲线,在同一时刻,能说明R的起始浓度越大,降解速率越大B.对比pH=2和pH=7的曲线,说明溶液酸性越强,R的降解速率越大C.在0~20min之间,pH=2时R的平均降解速率为0.0875×10-4mol·L-1·min-1D.50min时,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等3.已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( )A.t1时升高了温度B.t2时使用了催化剂C.t3时增大了压强D.t4时降低了温度4.利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)。下列有关说法正确的是( )①CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=+75.0kJ·mol-1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0kJ·mol-1 ③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)5\n ΔH3=-131.0kJ·mol-1A.反应②为放热反应B.反应①中化学能转化为热能C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+247kJ·mol-15.已知下列热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8kJ·mol-13Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH=-47.2kJ·mol-1Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)ΔH=+640.5kJ·mol-1则14gCO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的反应热为( )A.-109kJ·mol-1B.-218kJ·mol-1C.+109kJ·mol-1D.+218kJ·mol-16.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6kJ·mol-1 ②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3kJ·mol-1 ③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1kJ·mol-1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8kJ·mol-17.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是( )A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v逆>v正C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大8.加热N2O5依次发生的分解反应为:①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g); ②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5(g),加热到t℃,达到平衡状态后O2(g)的物质的量为9mol,N2O3(g)的物质的量为3.4mol,则t℃时反应①的平衡常数为( )A.10.7B.8.5C.9.6D.10.29.已知NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的ΔH=-24.2kJ·mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1。则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于( )A.-69.4kJ·mol-1B.-45.2kJ·mol-1C.+69.4kJ·mol-1D.+45.2kJ·mol-110.室温下,pH和体积均相同的盐酸和醋酸溶液,下列叙述正确的是( )A.加适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大5\nB.使温度都升高20℃后,两溶液的pH均不变C.加水稀释后,两溶液的pH均减小D.加足量的锌粉充分反应后,两溶液中产生的氢气一样多11.下列叙述正确的是( )A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性B.pH=3的醋酸溶液加水稀释至原体积的10倍后pH=4C.0.2mol·L-1的盐酸与0.1mol·L-1的盐酸等体积混合后pH=1.5(忽略混合后溶液体积变化)D.室温下,pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH<712.在298K、100kPa时,已知:①2H2O(g)O2(g)+2H2(g) ΔH1;②H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH2;③2H2O(g)+2Cl2(g)4HCl(g)+O2(g) ΔH3;则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH213.已知:①2O2(g)+N2(g)N2O4(l) ΔH1②N2(g)+2H2(g)N2H4(l) ΔH2③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)ΔH4=-1048.9kJ·mol-1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= ,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。 14.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 ⅠCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Ⅱ某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:T(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比。已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1;②H2O(l)H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1。请回答(不考虑温度对ΔH的影响):(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K= ; 反应Ⅱ的ΔH2= kJ·mol-1。 5\n(2)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是 。 15.大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。某科学小组进行O3与含I-溶液反应相关研究。(1)O3将I-氧化生成I2的过程由3步反应组成:①I-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g) ΔH1②IO-(aq)+H+(aq)HIO(aq) ΔH2③HIO(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3用热化学方程式表示O3氧化I-生成I2的反应 。 (2)O3在水中易分解,在一定条件下,O3的浓度减少一半时所需的时间(t)如下表所示。已知:O3的起始浓度为0.0216mol·L-1。 pH t/min T/℃3.04.05.06.02030123116958301581084815503135157①在30℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为 mol·L-1·min-1。 ②pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是 。 ③根据表中数据,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为 (填字母代号)。 a.40℃、pH=3.0 b.10℃、pH=4.0 c.30℃、pH=7.0参考答案提升训练24 化学反应原理中的计算1.B 2.A 3.B 4.D 5.A 6.D 7.C8.B 设反应②分解的N2O3物质的量为x,反应①中共生成N2O3的物质的量为(x+3.4)mol,故在反应①中N2O5分解了(x+3.4)mol,同时生成O2(x+3.4)mol。在反应②中生成氧气xmol,则(x+3.4)+x=9,求得x=2.8。所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为c(N2O5)=(8-2.8-3.4)mol÷2L=0.9mol·L-1,c(N2O3)=3.4mol÷2L=1.7mol·L-1,c(O2)=9mol÷2L=4.5mol·L-1;反应①的平衡常数K==8.5,选B。9.D NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的ΔH=-24.2kJ·mol-1,则:2NH3·H2O(aq)+H2SO4(aq)(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-24.2kJ·mol-1,即:2NH3·H2O(aq)+2H+2N(aq)+2H2O(l) ΔH=-24.2kJ·mol-1,整理可得:NH3·H2O(aq)+H+N(aq)+H2O(l)ΔH=-12.1kJ·mol-1(1),H+(aq)+OH-(aq)5\nH2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1(2),(1)-(2)可得:NH3·H2O(aq)N(aq)+OH-(aq)ΔH=+45.2kJ·mol-1,所以NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH=+45.2kJ·mol-1,故选D。10.A11.D 加热会促进水的电离,故95℃时,纯水的pH<7,但纯水永远显中性,故A错误;醋酸是弱电解质,加水稀释促进其电离,故加水稀释为原体积的10倍后溶液的pH<4,故B错误;酸和酸混合后溶液显酸性,混合后溶液中的c(H+)===0.15mol·L-1,则pH=-lg0.15≠1.5,故C错误;醋酸是弱酸,不完全电离,故当pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液混合后,醋酸过量,混合溶液显酸性,即pH<7,故D正确。12.A13.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热量大、产生大量气体14.(1) +41.2 (2)表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响【解析】根据平衡常数的公式,生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值,反应Ⅰ的平衡常数表达式为K=。有热化学方程式为:a.CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1,b.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1,c.H2O(l)H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1,根据盖斯定律分析,b-a+c即可得热化学方程式:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=-285.8kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1+44kJ·mol-1=+41.2kJ·mol-1。15.(1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)I2(aq)+H2O(l)+O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2)①1.00×10-4 ②OH- ③b<a<c【解析】(1)将题中所给的三个反应相加,即①+②+③可得反应:2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)I2(ap)+O2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)①v==1.00×10-4mol·L-1·min-1;②pH增大,则OH-浓度增大,pH增大能加速O3分解,表示对O3分解起催化作用的是OH-;③由表中数据可知,40℃、pH=3.0时,O2浓度减少一半所需时间在31~158min之间;10℃、pH=4.0时,O2浓度减少一半所需时间>231min;30℃、pH=7.0时,O2浓度减少一半所需时间<15min,则分解速率依次增大的顺序为b<a<c。5
