提升训练24 化学反应原理中的计算1.(2022·绍兴一中模拟)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。若HI的浓度由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1时需要15s,则HI的浓度由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1时,所需时间为( ) A.等于15sB.等于10sC.大于10sD.小于10s2.(2022·浙江名校协作体联考)已知:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=+QkJ·mol-1(Q>0),某温度下,向2L的密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:时间/s050010001500n(N2O5)/mol10.07.05.05.0下列说法正确的是( )A.在500s内,N2O5的分解速率为6×10-3mol·L-1·s-1B.在1000s时,反应恰好达到平衡C.在1000s内,反应吸收的热量为2.5QkJD.在1500s时,N2O5的正反应速率等于NO2的逆反应速率3.(2022·杭州十四中模拟)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表所示。下列判断不正确的是( ) c/(mol·L-1)v/(mol· L-1·min-1) T/K 0.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a=6.00B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变C.b<318.2D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同4.(2022·回浦中学模拟)“碘钟”实验中,3I-+S2O82-I3-+2SO42-的反应速率可以用I3-与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验,得到的数据如下表:实验编号①②③④⑤c(I-)/(mol·L-1)0.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82-)/(mol·L-1)0.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t16\n下列说法不正确的是( )A.该实验的目的是研究反应物I-与S2O82-的浓度对反应速率的影响B.显色时间与反应物起始浓度乘积成反比C.若在40℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为22.0s~44.0sD.显色时间t1=29.3s5.一定温度下,10mL0.40mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol·L-1D.反应至6min时,H2O2分解了50%6.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) 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-17.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-18.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-16\nB.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9.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.10.210.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<711.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:①表示CO和H2的标准燃烧热的ΔH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。 (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 。 12.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) ΔH36\n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.C 若c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1时,需要15s,即减少0.03mol·L-1需要15s;c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1时,浓度减少0.02mol·L-1,当速率不变时,需要10s,但浓度越小,化学反应速率越小,需要的时间就长,所以需要时间大于10s。2.C A项,在500s内,N2O5的分解速率为(10.0-7.0)mol÷2L÷500s=0.003mol·L-1·s-1,错误;B项,1000s之后,N2O5的浓度不再发生改变,但不一定是恰好在1000s时达到平衡,也可能之前就已达到平衡,错误;C项,在1000s内,消耗N2O5的物质的量为5mol,根据热化学方程式可得,反应吸收的热量为2.5QkJ,正确;D项,化学方程式中N2O5、NO2的化学计量数之比为1∶2,所以在1500s时,N2O5的正反应速率等于NO2的逆反应速率的12,错误。3.D A项,温度为328.2K,Δc=0.100mol·L-1时,Δv=1.50mol·L-1·min-1,则a=7.50-1.50=6.00,正确;B项,升高温度,减小蔗糖的浓度,有可能v保持不变,正确;C项,温度越高,反应速率越大,温度为bK时的反应速率小于318.2K时的反应速率,说明b<318.2,正确;D项,温度不同,反应速率不同,温度越高,反应速率越大,故不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间不同,错误。4.C A项,从实验设计与操作中可以确定该实验的目的是研究反应物I-与S2O82-的浓度对反应速率的影响,正确;B项,对比表中显色时间与反应物起始浓度乘积的关系,发现显色时间与反应物起始浓度乘积成反比,正确;C项,每升高10℃,速率增大到原来的2~4倍,现升高20℃,所以升高到原来的22~42倍,即4~16倍,实验③显色时间为22s,则40℃时,显色时间应为224~2216s,即5.5s~1.4s,错误;D项,因显色时间与反应物起始浓度乘积成反比,由①⑤中数据可列关系式:88.0st1=0.120×0.0400.040×0.040,解得:t1≈29.3s,正确。6\n5.C A项,0~6min内产生的n(O2)=1×10-3mol,消耗n(H2O2)=2×10-3mol,则v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1,正确;B项,随着反应进行,H2O2浓度减小,反应速率减慢,正确;C项,反应至6min时,消耗n(H2O2)为2×10-3mol,剩余c(H2O2)=0.20mol·L-1,不正确;D项,反应至6min时,消耗n(H2O2)为2×10-3mol,占起始物质的量的50%,正确。6.D 反应①②的ΔH>0,都是吸热反应,吸收的热量转变成物质的内能,即热能转变成化学能,A、B均错误;催化剂不能改变反应的焓变,C错误;利用盖斯定律,①+②-③可得CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),则反应ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3=75.0kJ·mol-1+41.0kJ·mol-1-(-131.0kJ·mol-1)=+247kJ·mol-1,D正确。7.D ①中太阳能转化为化学能,A错误;②中ΔH2=+131.3kJ·mol-1>0,反应为吸热反应,B错误;使用催化剂能改变反应的活化能,从而改变反应速率,但不能改变化学反应的焓变,C错误;根据盖斯定律③-②即可得反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=206.1kJ·mol-1-131.3kJ·mol-1=74.8kJ·mol-1,D正确。8.C 根据化学反应速率的定义,v(Y)=(0.16-0.12)mol10L×2min=0.002mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(Z)=2v(Y)=0.004mol·L-1·min-1,故A错误;降低温度,化学反应速率减小,平衡向正反应方向移动,即v正>v逆,故B错误;根据“三段式”法可得: X(g) +Y(g)2Z(g)起始/mol0.160.160变化/mol0.060.060.12平衡/mol0.100.100.12根据化学平衡常数的定义,K=(0.1210)20.1010×0.1010=1.44,故C正确;其他条件不变,再充入Z,相当于增大压强,因为反应前后气体化学计量数之和相等,化学平衡不移动,X的体积分数不变,故D错误。9.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=1.7×4.50.9=8.5,选B。10.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+)=n(H+)总V总=0.2mol·L-1×VL+0.1mol·L-1×VL2VL=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。11.答案:(1)c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2) +41.26\n(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=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)。由已知信息可知以下热化学方程式:a.CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1,b.H2(g)+12O2(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。12.答案:(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(aq)+O2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)①v=ΔcΔt=0.0108mol·L-1108min=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。6
