第二章综合能力测试
(时间90分钟 满分100分)
试卷说明：本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，请将第Ⅰ卷正确选项填涂在答题卡上，第Ⅱ卷正确答案答在该试题相应答题位置。
可能用到的相对原子质量：H—1 C—12 N—14 O—16 Na—23 Mg—24 Al—27 S—32 Cl—35.5 Fe—56 Cu—64 Ag—108
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共48分)
1．(2011·湖南十二校联考)使反应4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol。此反应的平均反应速率可表示为( )
A．v(NH3)＝0.02mol·L－1·s－1
B．v(O2)＝0.01mol·L－1·s－1
C．v(N2)＝0.02mol·L－1·s－1
D．v(H2O)＝0.02mol·L－1·s－1
【解析】 v(N2)＝＝0.01mol·L－1·s－1，则v(NH3)＝0.02mol·L－1·s－1，v(O2)＝0.015mol·L－1·s－1，v(H2O)＝0.03mol·L－1·s－1，A对。
【答案】 A
2．在2A＋B3C＋4D中，下列表示该反应速率最快的是( )
A．vA＝0.5mol·L－1·s－1 B．vB＝0.3mol·L－1·s－1
C．vC＝0.8mol·L－1·s－1 D．vD＝1.0mol·L－1·s－1
【解析】 将题干中几个选项均用A的速率来表示，B项中vA＝0.6mol·L－1·s－1；C选项中，vA＝0.53mol·L－1·s－1；D选项中，vA＝0.5mol·L－1·s－1，故答案为B。
【答案】 B
3．(2011·南昌市一模)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是( )
A．通入大量O2 B．增大容器容积
C．移去部分SO3 D．降低体系温度
【解析】 通入大量O2，反应物浓度增大，正反应速率增大，故A正确。增大容器容积，反应物的浓度减小，正反应速率减小，故B错误。移去部分SO3，平衡正向移动，导致反应物的浓度减小，正反应速率减小，故C错误。降低温度，正逆反应速率均减小，故D错误。
【答案】 A
4．在2L的密闭容器中，发生以下反应2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4mol，在前10s A的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s时，容器中B的物质的量是( )
A．1.6mol B．2.8mol C．2.4mol D．1.2mol
【解析】 v(A)：v(B)＝2：1，v(A)＝0.12mol/(L·s)，v(B)＝0.06mol/(L·s)，反应的n(B)＝0.06mol/(L·s)×10s×2L＝1.2mol，则10s末剩余B的物质的量为2.8mol。
【答案】 B
5．(2011·钱桥中学高二期末)下列叙述中，不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅
B．高压比常压有利于合成SO3的反应
C．加入催化剂有利于氨的合成
D．工业制取金属钾Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)选取适宜的温度，使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
【解析】 勒夏特列原理是用来解释化学平衡移动的，加入催化剂，平衡不移动。
【答案】 C
6．在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中(1)加入MnO2催化，(2)不加MnO2催化。如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图。其中正确的是( )
【解析】 加入催化剂，反应速率增大，但最终产生的O2的量相等。
【答案】 A
7．(2011·东北师大附中期中)在某恒温恒容的密闭容器内发生反应：2A(g)＋B(g)C(g) ΔH<0。开始充入2mol A和2mol B，并达到平衡状态，下列说法正确的是( )
A．再充入2mol A，平衡正移，A的转化率增大
B．如果升高温度，C的体积分数增大
C．如果增大压强，化学平衡一定向正反应方向移动，B的体积分数减小
D．再充入1mol C，C的物质的量浓度将增大
【解析】 A项，充入A，平衡正移，但A的转化率减小，A错；升温，平衡向吸热即逆向移动，C的体积分数减小，B错；题干中要求是在恒温恒容下发生的反应，所以C项的增大压强可能是充入了某种不反应的气体，则此时平衡不移动，所以C不正确。再充入1mol C，平衡左移，但平衡移动的结果是削弱而不能抵消这种改变，所以C的物质的量浓度将增大。
【答案】 D
8．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是( )
A．2O3(g)===3O2(g) ΔH<0
B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ΔH>0
C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH<0
D．CaCO3(g)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0
【解析】 ΔH>0，ΔS<0，一定不自发。
【答案】 B
9．(2011·东北师大附中期中)一定条件下，将10mol H2和1mol N2充入一密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，达到平衡时，H2的转化率可能是( )
A．25% B．30% C．35% D．75%
【解析】 合成氨反应是可逆反应，不可能完全转化，现假设1mol N2完全转化，则有3mol H2转化，而此时，H2的转化率为30%。很明显，H2的转化率应小于30%。A符合题意。
【答案】 A
10．(2011·福建师大附中高二期中)对于可逆反应2AB3(g)2A(g)＋3B2(g) ΔH>0，下列图象不正确的是( )
【解析】 升温，平衡正向移动，v正>v逆，A正确。B项，升温，反应速率增大，达到平衡时间缩短，平衡后AB3%减小，B正确。升温，平衡右移，AB3%增大，C正确。升温，平衡正向移动，AB3的转化率将增大，即500℃时的转化率大于100℃的，则D不正确。
【答案】 D
11．(2011·钱桥中学高二期末)对达到化学平衡状态的可逆反应：A＋BC＋D，若t0时增大压强，正、逆反应速率变化如图所示(v代表反应速率，t代表时间)，下列有关A、B、C、D的状态叙述中正确的是( )
A．A、B、C是气体，D不是气体
B．A、B是气体，C、D有一种是气体
C．C、D是气体，A、B有一种是气体
D．C、D有一种是气体，A、B都不是气体
【解析】 t0时加压，v正、v逆均增加，说明反应物和生成物中均有气体。v′逆>v′正，生成物气体物质的量大于反应物气体物质的量。
【答案】 C
12．(2011·三明一中高二期中)可逆 反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，达到平衡后，当改变外界条件如物质浓度、体系压强、温度等而发生下列项目的变化时，能作为平衡一定发生了移动的标志的是( )
A．气体的密度变小了
B．反应物和生成物浓度均变为原来的2倍
C．气体的颜色变深了
D．体系的温度发生了变化
【解析】 该反应前后气体物质的量不变，故改变容器的体积使压强能发生变化，但平衡不移动，但反应物、生成物浓度相同倍数的变化，气体颜色、密度均发生了变化。故A、B、C均不合理，温度改变，化学平衡一定发生了移动。
【答案】 D
13．(2011·福建师大附中高二期中)某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH33/2H2＋1/2N2的平衡常数为( )
A．a－1/2 B．a1/2 C.a D．a－2
【解析】 K＝＝a，
而NH3H2＋N2的平衡常数
【答案】 A
14．现有下列两个图象：
下列反应中符合上述图象的是( )
A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH>0
C．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH<0
D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g) ΔH>0
【解析】 由Ⅰ知，升温，生成物浓度增加，说明升温平衡正向移动，则说明正向是吸热反应，即ΔH>0。由Ⅱ知，加压，v正、v逆为增大，且v逆>v正，说明反应物、生成物均有气体物质，且逆向是体积减小的反应，B符合题意。
【答案】 B
15．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
【解析】 若增大氧气的浓度，则正反应速率突然变大，而逆反应速率应逐渐变大，A选项不正确；加入催化剂正逆反应速率同等倍数的增大，但平衡不移动，B正确；观察图Ⅲ，达到平衡时α(SO2)不相等，故甲、乙两条曲线不可能是由催化剂引起的，C选项不正确；增大压强反应速率加快，达到平衡的时间缩短，SO2的转化率增大，D选项不正确。
【答案】 B
16．(2011·平顶山模拟)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－QkJ/mol。
现分别在相同条件下进行下列三个实验：
实验编号
N2(g)/mol
H2(g)/mol
NH3(g)/mol
①
0.5
1.5
0
②
0.4
1.2
0.2
③
0.4
1.3
0.3
充分作用后，测得实验①反应放出的热量为Q1kJ，实验②没有热量变化，则下列说法中，不正确的是( )
A．实验①反应放出热量值Q1＝0.1Q
B．实验①的H2平衡转化率为20%
C．实验③反应吸收热量
D．该条件下氮氢合成氨的平衡常数均为0.058
【解析】 本题解题的关键：a.根据实验②没有热量变化，判断出此种情况下的混合气体是平衡时的混合气体；b.平衡常数式中各气体通常是用物质的量浓度表示，题中只提供了各气体的物质的量，无法知道各气体的浓度，不能求得平衡常数的具体数值，实际应为0.058/V2，故选D。只要明确实验②是平衡状态，立即判断A、B、C的3种说法均正确。
【答案】 D
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(7分)T℃时，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示。
根据以上条件，回答下列问题：
(1)A与B反应生成C的化学方程式为___________________ _____，正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)t1min后，改变下列某一条件，能使平衡向逆反应方向移动的有________(填字母编号)。
A．保持其他条件不变，增大压强
B．保持容器总体积不变，通入少量稀有气体
C．保持其他条件不变，升高温度
【解析】 (1)由图(Ⅰ)可知，A、B为反应物，C为生成物，其变化量之比Δn(A):Δn(B):Δn(C)＝0.2:0.6:0.4＝1:3:2，所以反应方程式为A(g)＋3B(g)2C(g)；由图(Ⅱ)可知T1>T2，升温B的体积分数增加，说明升温平衡向逆向移动，则说明逆向为吸热反应，正向为放热反应。(2)A项，增压平衡向体积减小即正向移动。B项，体积不变，充入稀有气体，平衡不移动。C项，升温，平衡向吸热即逆向移动。
【答案】 (1)A(g)＋3B(g)2C(g) 放热
(2)C
18．(8分)往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和固态氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水，如图所示。一会儿，就会发现瓶内固态物质变稀并有液体产生，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶黏住，这时打开瓶塞，出来的气体有刺激性气味。这是自发地发生了反应。
(1)下列结论正确的是________。
A．自发反应一定是放热反应
B．自发反应一定是吸热反应
C．有的吸热反应也能自发进行
D．吸热反应不能自发进行
(2)发生反应的化学方程式为___________________________ __________________________________________________________。
(3)从化学反应进行的方向角度解释上述现象。_______________ __________________________________________________________。
【解析】 (1)由现象可知该反应吸热且自发，故选C。(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)虽然该反应是吸热反应，但该反应也该是熵值增加的反应，且熵变的作用对反应的方向起了决定性作用，ΔH－TΔS<0，常温下自发进行，故有上述现象发生。
【答案】 (1)C
(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
(3)该反应是吸热反应、熵增反应，由于熵变对该反应起了决定性作用，所以ΔH－TΔS<0，即该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象。
19．(6分)现将0.40mol A气体和0.20mol B气体充入10L的密闭容器中，在一定条件下使其发生反应生成气体C，其物质的量的变化如图：
(1)若t1＝10min，则0至t1时间内C物质的平均反应速率为________；该反应在t2时达到平衡，其化学方程式为_________ _______________。
(2)据图中曲线变化情况分析，t1时刻改变的反应条件可能是________。
A．加入催化剂 B．降低了反应温度
C．向容器中充入了C D．缩小了容积体积
【解析】 (1)v(C)＝＝1.0×10－3mol·L－1·min－1；0～t1时间段，各物质物质的量改变量为：Δn(A)＝0.40mol－0.25mol＝0.15mol，Δn(B)＝0.20mol－0.15mol＝0.05mol，Δn(C)＝0.10mol－0mol＝0.10mol，它们的比值等于化学方程式中对应各物质的系数，故化学反应方程式为：3A＋B2C。(2)t1表示平衡状态，此时A、B、C的反应速率迅速增大，可以通过加入催化剂或增大压强实现。
【答案】 (1)1.0×10－3mol·L－1·min－1 3A＋B2C (2)AD
20．(7分)(2011·深圳调研)科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。用Cu2O进行催化分解水的实验。
(1)一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋484kJ/mol，不同时段产生O2的量见下表：
时间/min
20
40
60
80
n(O2)/mol
0.0010
0.0016
0.0020
0.0020
前20min的反应速率v(H2O)＝________；该反应的平衡常数表达式K＝________。
(2)用Cu2O在某相同条件下分别对水催化分解，产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是________。
A．c、d方法制得Cu2O催化效率相对较高
B．d方法制得的Cu2O作催化剂时，水的平衡转化率最高
C．催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有关
D．Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度
【解析】 (1)v(O2)＝＝2.5×10－5mol/(L·min)，v(H2O)＝2v(O2)＝5×10－5min/(L·min)，该反应的平衡常数表达式为K＝。(2)由图可知，c、d产生H2的速率快，而a、b产生H2的速率慢，故c、d的催化效率相对较高，催化剂的催化效率与Cu2O颗粒的粗细和表面活性有关；催化剂能改变化学反应速率，但对化学平衡无影响。
【答案】 (1)5.0×10－5mol/(L·min) (2)ACD
21．(10分)降低大气中CO2的含量及有效地开发利用 CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0kJ/mol。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝____ ____mol/(L·min)；
(2)氢气的转化率＝________；
(3)该反应的平衡常数为________(保留小数点后2位)；
(4)下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。
A．升高温度
B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离出去
D．再充入1mol H2
(5)当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2，则c1________c2的关系(填“>”、“<”或“＝”)．
【解析】 (1)CO2＋3H2CH3OH＋H2O
初(mol/L) 1 3 0 0
转(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75
c(H2)＝＝＝
＝0.225mol/(L·min)。
(2)H2的转化率＝×100%＝75%。
(3)K＝＝＝5.33。
(4)升温，平衡左移，减小；充入He，不变；将H2O分离出去，或充入H2平衡右移，变大。(5)平衡移动的结果是削弱而不是抵消这种改变，所以c1”、“<”或“＝”)
②已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1
则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：____ ____________________。
【解析】 (1)v(NH3)＝＝＝＝0.005mol·L－1·min－1。(2)20分钟前反应未达平衡，NH3的量继续增加，所以NH3浓度变化的原因可能是使用了催化剂或缩小容器的体积。(3)K的表达式＝(20分钟)平衡时各自的浓度分别为c(NH3)＝＝0.15mol·L－1，c(H2)＝＝0.075mol·L－1，c(N2)＝＝0.125mol·L－1，代入上式即可。35min时再次平衡，NH3的体积分数＝×100%＝45.5%。(4)25min时，NH3的物质的量从0.3mol变为0.2mol，说明移 走了0.1mol NH3。温度不变，平衡常数不变，K1等于K2。(5)①温度越高，生成NH3量越大，说明升温平衡正向移动，即正向为吸热反应，则a>0，观察方程式，可知该反应为熵增反应，即ΔS>0。②把两个化学方程式分别编为(1)(2)，则(1)×2－(2)×3即得2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)，ΔH＝－92.4kJ·mol－1×2－(－571.6kJ·mol－1×3)＝＋1530kJ·mol－1。
【答案】 (1)0.005mol·L－1·min－1 (2)AB
(3) 45.5%或0.455
(4)①移走0.1mol NH3 ②等于
(5)①> >
②2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝＋1530kJ·mol－1
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