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14.在某容积一定的密闭容器中,可逆反应A(g)+B(g)?xC(g);△H<0,符合如图(I)所示关系,由此推断对图(II)的正确说法是(  )
A.p3<p4,Y轴表示A的转化率
B.p3>p4,Y轴表示混合气体的密度
C.p3<p4,Y轴表示B的浓度
D.p3>p4,Y轴表示混合气体的平均摩尔质量

分析 由图(1)可知,压强为P2时,温度T1先到达平衡,故温度T1>T2,且温度越高,平衡时C的质量分数越低,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应;
温度为T1时,压强P2先到达平衡,故压强P2>P1,且压强越大,平衡时C的质量分数越高,故增大压强平衡向正反应移动,正反应为体积减小的反应,故x=1,
由图(2)可知,升高温度,平衡向逆反应方向移动,y值减小,则y可为A、B的转化率、C的体积分数等,结合压强对平衡移动的影响分析.

解答 解:由图(1)可知,压强为P2时,温度T1先到达平衡,故温度T1>T2,且温度越高,平衡时C的质量分数越低,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应;
温度为T1时,压强P2先到达平衡,故压强P2>P1,且压强越大,平衡时C的质量分数越高,故增大压强平衡向正反应移动,正反应为体积减小的反应,故x=1,则:
A.如果p3<p4,在相同温度下增大压强平衡向正反应方向移动,则A的转化率增大,同时升高温度平衡向逆反应方向移动,A的转化率降低,图象与实际不符合,故A错误;
B.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,混合气体的密度不变,故B错误;
C.P3<P4,增大压强,平衡向正反应移动,B的含量减小,同时升高温度平衡向逆反应方向移动,B的含量应增大,图象与实际不符,故C错误;
D.P3>P4,增大压强,平衡向正反应移动,混合气体总的物质的量减小,混合气体的总质量不变,平均相对分子质量增大,温度升高平衡向逆反应移动,混合气体总的物质的量增大,平均相对分子质量减小,图象与实际相符,故D正确;
故选D.

点评 本题考查化学平衡图象、化学平衡的影响因素等,难度中等,注意根据图(1)分析反应的特征是解题的关键.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.增强环保意识.爱护环境是每个公民的职责.利用碳的氧化物合成甲醇等资源化利用对环境保护具有重要意义.请回答下列问题:
(1)溶于海水的CO2有4种存在形式.其中HCO3-占95%,除上述两种形式外,碳的存在形式还有H2CO3、CO32- (填微粒符号);利用图1装置进行的实验中,a室的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+或4OH--4e-=2H2O+O2↑.

(2)下列为合成甲醇的有关化学方程式
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)
②H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)
③3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
某温度下,上述三个反应的平衡常数数值分别为2.5,2.0和K3,则K3值为5.0.
(3)一定条件下,甲醇可同时发生:
A.2CH3OH(g)═CH3OCH3+H2O(g)
B.2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g).
上述反应过程中能量变化如图2所示:
①写出反应速率较大的序号并说明原因A;该反应的活化能较小,在相同条件下反应速率较大.
②若在容器中加入催化剂,则E2-E1将不变〔填“变大”、“不变”或“变小”〕.
(4)一定温度时,容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,发生反应2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ/mol,测得达平衡时的有关数据如下表:
容器
起始反应物投入量2molH2(g)
1molCO(g)
1mol
CH3OH(g)
2mol
CH3OH(g)
平衡c(CH3OH)/mol/•L-1c1c2c3
反应的能量变化/KJQ1Q2Q3
①表中数据存在的关系为:|Q1|+|Q2|=90(填>、=或<,下同).2c2<c3
②在温度不变、恒容条件下,该反应的平衡常数数值Kp=4.80×10-2,若甲容器中反应达平衡状态时,p(CH3OH)=24.0kPa,则平衡时,混合气体中CH3OH的物质的量分数为61.5% (Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数,分压=总压×物质的量分数).

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5.下列化学用语表达正确的是(  )
A.F-的原子结构示意图:B.乙烯的结构简式:CH2CH2
C.葡萄糖的分子式:C6H12O6D.二氧化碳的电子式:

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇.
①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
将0.20mol CH4(g)和0.30mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度、压强的关系如图.
(1)温度不变,缩小体积,增大压强,①的反应速率增大(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡向逆反应方向或左方向移动.
(2)温度升高,反应①的△H1>0(填“<”、“=”或“>”),其平衡常数表达式为K=$\frac{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})c({H}_{2}O)}$,100℃时的平衡常数值是1.35×10-3
(3)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下进行反应②生成甲醇.为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.请在下表空格中填入剩余的实验条件数据.
实验编号T(℃)n (CO)/n(H2P(MPa)
I1501/30.1
II  5
III350 5

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9.回答下列问题:
(1)已知两种同素异形体A、B的燃烧热的热化学方程式为:
A(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.51kJ/mol
B(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-395.41kJ/mol
则两种同素异形体中较稳定的是(填“A”或“B”)A.
(2)工业上用H2和Cl2反应制HCl,各键能数据为:H-H:436kJ/mol,Cl-Cl:243kJ/mol,H-Cl:431kJ/mol.该反应的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183 kJ/mol.
(3)合成气(CO和H2为主的混合气体)不但是重要的燃料也是重要的化工原料,制备合成气的方法有多种,用甲烷制备合成气的反应为:
①2CH4(g)+O2(g)═2CO(g)+4H2(g);△H1=-72kJ•mol-1
②CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g);△H2=+216kJ•mol-1
氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H=-252kJ•mol-1
现有1mol由H2O(g)与O2组成的混合气,且O2的体积分数为x,将此混合气与足量CH4充分反应.若x=0.2时,反应①放出的能量为14.4kJ.

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19.到目前为止,由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用最广泛的能源.
(1)在25℃、101kPa下,16g的甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出a kJ(a>0)的热量,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+3O2(g)═CO2(g)+2H2O (l)△H=-2aKJ/mol.
(2)化学反应中放出的热能(焓变,△H)与反应物和生成物的键能(E)有关.
①图1是N2(g)和H2(g)发生反应生成1mol NH3(g)过程中的能量变化示意图,该反应过程是放热(填“放热”或“吸热”)过程,请写出生成2mol NH3的热化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92KJ/mol.
②已知:
化学键H-HN≡N
键能(kJ/mol)435943
试根据上表及图1中的数据计算N-H键的键能为390kJ/mol.
③若起始时向容器内放入1mol N2和3mol H2,10分钟后N2的转化率为15%,则该反应进行到此时共放出的热量为13.8kJ.
(3)①二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要研究方向.工业上用CO2和H2反应合成二甲醚.已知:
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ/mol
CH3OCH3(g)+H2O (g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJ/mol
则:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3 (g)+3H2O(g)△H3=-130.8kJ/mol.

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6.氮族元素化合物在医药、纳米材料制备中应用广泛.
(1)P元素的基态电子电子排布式为1s22s22p63s23p3
(2)白磷的分子式为P4,其结构如图1所示,科学家目前合成了 N4分子,N 原子的杂化轨道类型是sp3,N-N-N 键的键角为60°;

(3)N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N>P>As.
(4)HNO3、HNO2是氮元素形成的含氧酸,酸性较强的是HNO3,酸根中没有孤对电子的是NO3-,NO2-价电子构型是平面三角形.
(5)立方氮化硼晶体的结构如图2所示:N与As是同族元素,B与Ga是同族元素,立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似,两种晶体中熔点较高的是氮化硼;立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm,则其密度为$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}.{a}^{3}}$g•cm-3(用含a的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值).

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3.下列有关说法不正确的是(  )
A.△H>0,△S>0的反应在所有温度下都能自发进行
B.NH4HCO3(s)=NH3 (g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57 kJ•mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.△H<0、△S>0的反应在任何温度下都能自发进行
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应速率

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4.羟基的化学符号是(  )
A.-NO2B.-OHC.-COOHD.OH-

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