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选修4第二章第三节化学平衡同步练习
第I卷(选择题)
一、单选题
1.已知在700 ℃时CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K1=2,则该温度下其逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2是( )
A.2 B.0.5 C.4 D.1
2.在密闭容器中进行反应,、、的起始浓度分别为、、,当平衡时,下列数据肯定不正确的是( )
A.的物质的量为,的物质的量为
B.的物质的量为
C.的物质的量为,的物质的量为
D.的物质的量为
3.恒压时,和在起始物质的量时发生反应:,测得不同温度下的平衡转化率见图。有关说法正确的是( )
A.若a点使用了催化剂,则b点未使用催化剂
B.该反应的逆反应吸热
C.若将起始和变为原来的一半,图象发生改变
D.时,平衡常数
4.已知: ,向恒温恒容的密闭容器中充入1molA和2molB发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t2时改变的条件:向容器中加入C
C.平衡常数K:
D.平衡时A的体积分数:
5.为探究外界条件对反应: 的影响,以和的物质的量之比为开始反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时的物质的量分数与压强及温度的关系,实验结果如图所示。下列判断正确的是 ( )
A.
B.
C.升高温度,、都增大,平衡常数减小
D.恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,再次达到平衡后的物质的量分数增大
6.在一体积可变的密闭容器中,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应A(g)+3B(g) 2C(g)。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为V L,其中C气体的体积占10%。下列判断中正确的是( )
A.原混合气体的体积为1.2V L
B.原混合气体的体积为1.1V L
C.反应达到平衡时气体A消耗掉0.1V L
D.反应达到平衡时气体B消耗掉0.05V L
7.一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5,加热到200℃发生如下反应:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)。反应达到平衡时,混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中,最初投入2molPCl5,反应达平衡时,混合气体中PCl5所占体积分数为N%。则M和N的关系是( )
A.M>N B.M=N C.M<N D.无法确定
8.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),T1、T2温度下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2温度下,在0~t1时间内,v(Y)=mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时向容器内充入一定量惰性气体,平衡向正反应方向移动
9.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经6min后测得D的浓度为0.75mol/L,c(A):c(B)=3∶5,以C表示的平均反应速率v(C)=0.125mol/(L·min),下列说法不正确的是( )
A.以A表示的平均反应速率为v(A)=0.1875 mol/(L·min)
B.该反应方程式中,x=2
C.6min时,转化了的A占起始A的25%
D.6min时,C的物质的量分数为
10.在保持体系总压为的条件下进行反应,原料气中和的物质的量之比不同时,的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示。图中A点原料气的成分是,,,下列有关说法正确的是( )(已知:用分压表示的平衡常数为,分压=总压×物质的量分数)
A.该反应是吸热反应
B.
C.A点时分压
D.在500℃、的条件下,该反应的平衡常数
11.在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体,发生反应,容器I、II、III中的平衡转化率如图所示,下列说法正确的是( )
容器 容积/L 起始物质的量/mol
I V1 0.1 0 0
II 1.0 0.1 0 0
III V2 0.1 0 0
IV 1.0 0.06 0.06 0.04
A.该反应的正反应放热
B.相同温度下反应达到平衡时,平均反应速率:
C.图中A、B、C三点处容器内总压强:
D.容器IV在470℃进行反应时,起始速率:
12.是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生如下反应: 。温度时,向密闭容器中通入一定量的气体,反应时间以及对应的浓度数据见下表:
时间/s 0 500 1000 1500
5.00 3.52 2.50 2.50
下列说法正确的是( )
A.500s内的生成速率为
B.温度下该反应平衡时的转化率为29.6%
C.达到平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则
D.温度下的平衡常数为,温度下的平衡常数为,若,则
13.根据相应的图像,下列相关说法正确的是
甲: 乙: 丙: 丁:
aX(g)+bY(g)cZ(g) L(s)+aG(g)bR(g) aA+bBcC A+2B2C+3D
A.密闭容器中反应达到平衡,t0时改变某一条件有如图甲所示变化,则改变的条件只能是加入催化剂
B.反应达到平衡时外界条件对平衡影响关系如图乙所示,则正反应为放热反应,且a>b
C.物质的含量和温度关系如图丙所示,则该反应的正反应为放热反应
D.反应速率和反应条件变化关系如图丁所示,则该反应的正反应为放热反应,且A、B、C、D均为气体
14.在某密闭容器中,反应达到平衡时,B的浓度为,若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,达到新平衡时B的浓度降为。下列判断正确的是( )
A.
B.容积扩大到原来的3倍后,平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数减小
D.达到新平衡时,A、B的浓度减小,C、D的浓度增大
15.在10 L的恒容密闭容器中通入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表所示:
实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
n(X) n(Y) n(M)
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.15 0.20 b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,该反应的平衡常数K=
B.实验②中,若5 min时测得n(N)=0.050 mol,则0~5 min内,用X表示的平均反应速率v(X)=7×10-3 mol·L-1·min-1
C.实验③中,反应达到平衡时,Y的转化率为40%
D.实验④中,反应达到平衡时,b>
16.在一定温度下,可逆反应2NO2=2NO+O2在体积固定的密闭容器中进行,反应达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2,同进生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2,同进生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的颜色不再改变
A.①⑤ B.①③⑤ C.②④ D.以上全部
17.如图所示的各图中,表示(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为( )
A. B. C. D.
18.科研人员提出120℃下催化合成(碳酸二甲酯)需经历三步反应,示意图如图。下列说法正确的是( )
A.与过量稀溶液完全反应生成和甲醇
B.改用更高效的催化剂,可提高的平衡产率
C.反应历程①②③中,活化能越高,反应速率越慢
D.向反应体系中加入少量水蒸气,反应物的平衡转化率升高
19.某温度下,在一个的密闭容器中,加入和进行如下反应:。反应一段时间后达到平衡,测得生成,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是
B.B的平衡转化率是
C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
D.增加B,平衡逆向移动
20.在恒容密闭容器中充入一定量的A(g)和B(g),发生反应:A(g)+B(g)D(g),右图表示A(g)的转化率在不同温度下与时间关系。已知速率方程为v正=k正·c(A)·c(B),v逆=k逆·c(D)(k是速率常数,只与温度有关)。下列说法错误的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.T2时,升高温度,k正增大的倍数小于k逆增大的倍数
C.M点:>
D.T1时,测得平衡体系中c(B)=0.50mol·L-1,则=16L·mol-1
第II卷(非选择题)
二、填空题
21.某温度下,在2 L的密闭容器中,X(g)、Y(g)、Z(g)三种物质随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)由图中数据分析,该反应的化学方程式为_____________________。
(2)已知此反应是放热,则反应过程中的能量变化可以用以如图_______(填“①”或“②”)表示
(3)5 min时Z的消耗速率与5 min时Z的生成速率相比较,前者_______(填“大于”、“小于”或“等于”)后者,理由是______________________。
(4)下列各项中不可以说明上述反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.X的浓度保持不变 D.生成1 mol Z和同时消耗
(5)为使该反应的速率增大,下列措施正确的是_______(填字母)。
A.及时分离出Z气体 B.适当升高温度
C.增大气体X的浓度 D.选择高效的催化剂
(6)达到平衡时X气体的转化率为_______,平衡时混合气体中Z的体积分数为_______(保留三位有效数字)。
(7)图中A点的正反应速率v正(Y) _______(填“大于”、“小于”或“等于”)B点的逆反应速率v逆(Y),理由是_____________________________________。
22.研究之间的转化具有重要意义。
(1). 已知: ,将一定量气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为。
①下列可以作为反应达到平衡的判据是___________(填序号)。
A. 气体的压强不变 B. C. K不变
D. 容器内气体的密度不变 E. 容器内颜色不变
②时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,气体的平衡转化率为,则反应的平衡常数___________[对于气相反应,用某组分的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中的物质的量分数]。
③反应温度时,随(时间)变化曲线如图甲,画出时段,随变化曲线,保持其他条件不变,改变反应温度为,再次画出时段,随t变化趋势的曲线____________________________________。
(2). 氧化反应:分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图乙。
Ⅰ
Ⅱ
①决定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和气体,保持其他条件不变,控制反应温度分别为和(),测得随(时间)的变化曲线如图丙。转化相同量的,在温度___________(填“”或“”)下消耗的时间较长,试结合反应过程能量图(图乙)分析其原因:___________。
23.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为:。一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母,下同)
a.容器中的压强不变
b.1mol H—H键断裂的同时断裂2mol H—O键
c.混合气体密度不变
d.c(CO)=c(H2)
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下,在体积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:。为了加快反应速率,可采取什么措施(写两条)______________________________、________________________________。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应,得到数据如下:
起始量/mol 平衡时体积分数 达到平衡所需时间/min
H2O CO H2 CO
2 4 — 40% 5
实验中以v(CO2)表示的反应速率为_______,H2O的转化率为_______。
三、计算题
24.恒温恒容下,将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),2min时反应达到平衡状态。此时剩余1.2molB,并测得C的浓度为1.2mol L-1。
(1)A的转化率与B的转化率之比为___;物质A的化学反应速率为___;x=___;
(2)保持温度和容积不变,向平衡体系中再充入2molA和2molB气体,达到新平衡时B的物质的量为_______。
(3)此反应在该温度时的化学平衡常数为_______。
四、实验题
25.研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性,某小组同学进行如下实验:
已知:
资料1:(橙色)+H2O2(黄色)+2H+ H=+13.8kJ/mol;
资料2:+6价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+,Cr3+在水溶液中为绿色。
(1)试管c和b对比,推测试管c的现象是_______________________________________________。
(2)试管a和b对比,a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动,橙色加深不一定是c(H+)增大影响的结果;乙认为橙色加深一定是c(H+)增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明?______(填“是”或“否”),理由是____________________________。
(3)对比试管a、b、c的实验现象,可知pH值减小时,______(填“增大”,“减小”,“不变”)。
(4)试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4,写出此过程中氧化还原反应的离子方程式____________________________________。
参考答案
1.B
解析:
由题意可得CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K1=2= 。而反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2= = =0.5。
故答案选B。
2.A
解析:
若反应向正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最小,Z的浓度最大,假定完全反应,则:,
若反应逆正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最大,Z的浓度最小,假定完全反应,则:
由于为可逆反应,物质不能完全转化,所以平衡时浓度范围为0故选A。
3.B
解析:
A.使用催化剂,能改变化学反应速率,但不影响化学平衡,若使用催化剂,a点二氧化硫转化率和b点应相同,故A错误;
B.升高温度,平衡向吸热反应方向移动,由图可知,升高温度,二氧化硫的转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为逆反应为吸热反应,故B正确;
C.恒压时,将起始n(SO2)和n(O2)变为原来的一半,与原平衡为恒压等效平衡,二氧化硫的转化率不变,图像不变,故C错误;
D.容器的体积未知,不能确定各物质的平衡浓度,无法计算K,故D错误;
故选:B。
4.B
解析:
A.该反应为气体体积不变的反应,反应前后气体的物质的量不变,压强始终不变,故压强不变不能判定平衡状态,A错误;
B.t2时正反应速率瞬间不变,然后增大,可知改变的条件为向容器中加入C,B正确;
C.平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,K(II)=K(I),C错误;
D. t2时加入C,平衡逆向移动,平衡时A的体积分数增大,故φ (II)>φ(I),D错误;
故选B。
5.C
解析:
A.由图像可知,降低温度,的物质的量分数增大,说明降低温度平衡向正反应方向移动,正反应是放热反应,,选项A错误;
B.降低压强,的物质的量分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,减小压强,化学反应向气体分子数增加的方向进行,所以,选项B错误;
C.升高温度,正、逆反应速率都加快,但因正反应是放热反应,所以平衡常数减小,选项C正确;
D.恒温恒压,向已达到平衡的体系中加入少量,与原平衡等效,再次达到平衡后的物质的量分数不变,选项D错误。
答案选C。
6.B
解析:
反应达到平衡时容器的总体积是V L,其中C的体积分数是10%,则C的体积是0.1V L,根据物质反应转化关系可知:每反应产生2 mol C,就会消耗1 mol A和3 mol B,消耗反应物共4 mol,气体总物质的量减少2 mol。在同温同压下,气体的物质的量的比等于气体的体积比。现在反应产生C体积是0.1V L,则发生反应消耗体积A是0.05V L,消耗气体B体积0.15V L,原混合气体的总体积V原=V+0.1V L=1.1V L,故选项B正确。
7.C
解析:
真空密闭恒容容器中,加热到200℃发生如下反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),投入2molPCl5与1molPCl5相比,相当于增大压强,使容器的体积变为原来的二分之一,此时反应物的起始浓度变为原来的二倍,平衡逆向移动,反应物的物质的量增大,混合气的总物质的量减小,所以混合气体中PCl5所占体积分数增大,故选C。
8.C
解析:
A.反应进行到M点时消耗的X的物质的量小于W点,由于正反应是放热反应,所以反应进行到M点放出的热量比W点少,A错误;
B.T2温度下,在0~t1时间内,X的浓度变化为Δc(X)=(a-b) mol·L-1,则Y的浓度变化为Δc(Y)=Δc(X)=mol·L-1,所以T2温度下,在0~t1时间内v(Y)=mol·L-1·min-1,B错误;
C.温度越高反应速率越快,T1>T2,则M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆,C正确;
D.M点时向容器内充入一定量惰性气体,惰性气体不参与反应,对反应体系各物质的分压无影响,平衡不移动,D错误;
故选C。
9.C
解析:
设A、B的物质的量分别为nmol,6min后C的浓度为0.125 mol/(L·min)×6min=0.75mol/L,则6min后n(C)=0.75mol/L×2L=1.5mol,n(D)=0.75mol/L×2L=1.5mol,列“三段式”:
则(n-2.25)∶(n-0.75)=3∶5,n=4.5,0.75x=1.5,解得x=2,据此分析解答。
A.以A表示的平均反应速率为v(A)= ,A正确;
B.根据分析,该反应方程式中,x=2,B正确;
C.6min时,转化了的A占起始A的比例为 ,C错误;
D.6min时,C的物质的量分数为 ,D正确;
故答案选C。
10.D
解析:
A.由图可知,相同时,温度越高,的平衡转化率越小,则升高温度平衡逆向移动,该反应为放热反应,A项错误;
B.相同条件下,增大氧气的量可增大二氧化硫的平衡转化率,则越小,的平衡转化率越大,则,B项错误;
C.A点原料气的成分是,,,二氧化硫的平衡转化率为88%,则:
平衡时、、的分压分别为,、,即,C项错误;
D.平衡常数与无关,则500℃、的条件下,该反应的平衡常数,D项正确;
答案选D。
11.C
解析:
A.由图像可知,温度升高,的平衡转化率增大,即平衡正向移动,则该反应的正反应为吸热反应,故A错误;
B.根据反应速率的计算公式可知,由于Ⅰ和Ⅲ中反应达到平衡的时间和容器容积均未知,所以无法判断和的大小,故B错误;
C.正反应为反应前后气体体积增大的反应,相同温度下,压强减小,的平衡转化率增大,故,A、B、C三点处的平衡转化率相同,假设温度相同,此时容器中压强大小关系为,又因为温度:,温度越高,压强越大,结合容器容积和温度对压强的影响结果可知,故C正确;
D.由图像可知,时容器Ⅱ中的平衡转化率为,则平衡时,,,,其化学平衡常数,而容器Ⅳ中初始浓度商,所以反应向正反应方向进行,则起始速率:,故D错误;
选C。
12.D
解析:
A.依据表中数据分析计算,500s内(g)消耗的浓度为,因此其分解速率,所以的生成速率,故A错误;
B.由表中数据可知,温度下,1000s时反应到达平衡,平衡时,其转化率为,故B错误;
C.温度下,1000s时反应到达平衡,平衡时,达到平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的,若平衡不移动,则各物质的浓度变为原来的2倍,而加压平衡会左移,则,故C错误;
D.该反应的正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,所以温度越高,平衡常数越大,故D正确。
故选D。
13.C
解析:
A.由图象分析可知,条件改变,化学反应速率增大,化学平衡不动,则改变条件可能为加入催化剂或a+b=c时增大压强,故A错误;
B.由图象可知,升高温度,G的体积分数减小,说明平衡向正反应方向移动,该反应是吸热反应,不是放热反应,p1、p2相对大小不知,不能确定a和b的大小,故B错误;
C.由图象可知,T2达到平衡,平衡后,升高温度,C的含量减小,说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,故C正确;
D.由图象可知,降低温度,化学反应速率减小,平衡向正反应方向移动,该反应为放热反应,增大压强,化学反应速率增大,平衡向正反应方向移动,说明反应前后气体体积减小,则A、B、C是气体,D一定为固体或纯液体,故D错误;
故选C。
14.C
解析:
反应达到平衡时,B的浓度为,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,若平衡不移动,B的浓度为,而达到新平衡时,B的浓度为,说明体积增大,压强减小,平衡逆向移动,据此分析解题。
解析:
A.压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,现平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积增大的方向,则,A错误;
B.据上述分析可知,平衡逆向移动,B错误;
C.平衡逆向移动,D的体积分数减小,C正确;
D.因容器的体积增大,则达到新平衡时,A、B、C、D的浓度都比原平衡时的小,D错误;
故选C。
15.C
解析:
A.实验①中,平衡时X、Y、M、N物质的量分别为0.31mol、0.01mol、0.09mol、0.09 mol,该反应的平衡常数K=,故A错误;
B.实验②中,若5 min时测得n(N)=0.050 mol,则消耗X的物质的量为0.05mol,则0~5 min内,用X表示的平均反应速率v(X)=mol·L-1·min-1,故B错误;
C.实验②中,平衡时X、Y、M、N物质的量分别为0.02mol、0.32mol、0.08mol、0.08 mol,该反应的平衡常数K=;实验③中,反应达到平衡时,平衡时X、Y、M、N物质的量分别为(0. 2-a)mol、(0. 3-a)mol、amol、a mol,,a=0.12,Y的转化率为,故C正确;
D.若实验④在800℃反应,反应达到平衡时,平衡时X、Y、M、N物质的量分别为(0. 15-b)mol、(0. 2-b)mol、bmol、bmol,,a=0.12,b=;根据实验①②可知,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,所以实验④反应达到平衡时,b<,故D错误;
选C。
16.A
解析:
①单位时间内生成n mol O2,同进生成2n mol NO2,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡;
②单位时间内生成n mol O2,同进生成2n mol NO,描述的都是正反应,不能说明反应已达平衡;
③化学反应速率之比=计量数之比,用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比始终为2∶2∶1,不能说明反应已达平衡;
④容器体积和气体质量始终不变,则混合气体的密度始终不变,因此不能说明反应已达平衡;
⑤混合气体的颜色不再改变,说明NO2浓度不变,反应已达平衡;
综上所述,可作为平衡标志的有①⑤,A正确;
选A。
17.A
解析:
A.该反应为放热反应,升高温度时,反应速率加快,所用时间缩短,平衡逆向移动,C的百分含量会减小,则500℃时C的百分含量小于100℃时C的百分含量,故A正确;
B.有气体参加的化学反应,当增大压强时,正、逆反应速率均增大,故B错误;
C.使用催化剂能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,即拐点前移,但平衡不移动,即水平线重合,故C错误;
D.该反应正反应方向为放热反应,升高温度时,平衡逆向移动,A的转化率降低,则100℃时A的转化率小于10℃时A的转化率,故D错误;
答案为A。
18.C
解析:
A.与过量稀溶液完全反应生成二氧化碳和甲醇,故A错误;
B.催化剂不能使平衡移动,改用更高效的催化剂,不能提高的平衡产率,故B错误;
C.活化能越高,反应速率越慢,故C正确;
D.二氧化碳和甲醇在120℃下催化合成碳酸二甲酯和水,向反应体系中加入少量水蒸气,平衡逆向移动,反应物的平衡转化率降低,故D错误;
选C。
19.B
解析:
A.可逆反应的平衡常数,A错误;
B.达到平衡时,测得生成,由方程式可知,参加反应的的物质的量为,故的平衡转化率为,B正确;
C.化学平衡常数只受温度影响,增大压强,平衡常数不变,C错误;
D.的浓度增大,平衡向正反应方向移动,D错误。
答案选B。
20.D
解析:
A.由图可知,T2先达到平衡,说明速率快,说明T2>T1,T2平衡时A的转化率低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,说正反应为放热反应,ΔH<0,A正确;
B.正反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,K值减小,说明k正增大的倍数小于k逆增大的倍数,B正确;
C.M点未达到平衡,则正反应速率大于逆反应速率,即,故,C正确;
D.T1时,A转化率为80%,c(B)=0.50molL,设A的初始物质的量浓度为xmolL,B的初始物质的量浓度为ymol/L,列出三段式:
则,D错误;
故选D。
21.
(1)
(2)①
(3) 相等 5 min时此反应达到化学平衡状态
(4)AD
(5)BCD
(6) 60% 29.4%
(7) 大于 从A点到B点,图像斜率逐渐减小,说明反应速率逐渐减小,B点时正逆反应速率相等
解析:
(1)根据图示可知:X、Y是反应物,Z是生成物,在2 min内X、Y、Z改变的物质的量分别是0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,物质的量的比为X:Y:Z=3:1:2,在5 min后三种物质都存在,且物质的量不再发生变化,说明反应是可逆反应。物质反应的物质的量的比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,故反应方程式为。
(2)该反应是放热反应,说明反应物总能量比生成物的总能量高,故能够表示该反应的图示为①。
(3)根据图示可知:在5 min时反应达到平衡状态,说明在5 min时Z的消耗速率与生成速率相等。
(4)A.反应在恒容密闭容器中进行,气体的体积不变;反应混合物都是气体,气体的质量不变,则混合气体的密度始终不变,故不能据此判断反应是否达到平衡状态,A符合题意;
B.反应混合物都是气体,气体的质量不变;反应前后气体的物质的量发生改变。若混合气体的平均相对分子质量不变,则气体的物质的量不变,反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.若反应未达到平衡状态,则X的浓度就会发生改变,若X的浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.生成1 mol Z和同时消耗1.5 mol X表示的都是反应正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,D符合题意;
故合理选项是AD。
(5)A.及时分离出Z气体,会使化学平衡正向移动,但由于物质浓度降低,因而化学反应速率减小,A不符合题意;
B.适当升高温度会使物质的内能增加,活化分子数增加,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,B符合题意;
C.增大气体X的浓度,活化分子数增加,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,C符合题意;
D.选择高效的催化剂,能够降低反应的活化能,使活化分子数增加,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,D符合题意;
故合理选项是BCD。
(6)根据图示可知:在反应开始时X的物质的量是1.0 mol,反应达到平衡时其物质的量是0.4 mol,反应消耗了0.6 mol的X,故X的平衡转化率为:。
反应达到平衡时,n(X)=0.4 mol,n(Y)=0.8 mol,n(Z)=0.5 mol,则Z的平衡含量为: =29.4%。
(7)根据图示可知:从A点到B点,图像斜率逐渐减小,说明反应正向进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,在A点时v(正)>v(逆)。到B点时正反应速率达到最小值,逆反应速率达到最大值。在B点时正、逆反应速率相等,v(正)=v(逆)。因此A点的正反应速率v正(Y)大于B点的逆反应速率v逆(Y)。
22.AE Ⅱ ,温度升高,反应Ⅰ平衡逆移,减小;浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响
解析:
(1)①A项,正反应是一个气体分子数增加的反应,气体的压强不变,说明各物质浓度保持不变,反应达到平衡状态,正确;B项,,说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,错误;C项,该反应是在恒温下进行的,温度不变,化学平衡常数不变,则不变不能说明反应达到平衡状态,错误;D项,由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,恒容容器的容积不变,密度始终不变,则容器内气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态,错误;E项,容器内颜色不变,说明浓度保持不变,反应达到平衡状态,正确。
②设起始的物质的量为,由题给数据建立三段式:
达到平衡时,由可知,的平衡分压,的平衡分压,则平衡常数;
③由图甲可知,下,时反应达到平衡状态,平衡时消耗的浓度为,由已知热化学方程式可得反应生成的浓度为,可得下时段,随变化趋势的曲线;正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡时的浓度增大,由于该反应是可逆反应,起始时,故达到平衡时生成,且温度升高,反应速率加快,反应达到平衡的时间缩短,可得下时段,随变化趋势的曲线,如图:;
(2)①由图乙可知,反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能,活化能越大,反应速率越慢,则反应Ⅰ化学反应速率快于反应Ⅱ,总反应的反应速率取决于反应速率较慢的一步,则决定氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ.②由图丙可知,转化相同量的,在温度下消耗的时间较长,结合图乙分析可得原因是反应Ⅰ的正反应为放热反应,温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,减小,浓度减小对反应Ⅱ速率的影响大于温度升高对反应Ⅱ速率的影响。
23.
(1)abc
(2) 升高温度 使用催化剂
(3) 0.16mol·(L·min)-1 80%
解析:
(1)a.该反应前后气体系数不相等,反应中压强是变量,容器中的压强不变,可以判定平衡,a正确;
b. H—H键断裂为逆反应,H—O键断裂为正反应,且物质的量之比等于化学计量数之比,故v正=v逆,可以判定平衡,b正确;
c.混合气体密度,反应中C为固体,因此气体的质量m是变量,故ρ也是变量,变量不变可以判定平衡,c正确;
d.化学平衡时各组分含量保持不变,不一定相等,故c(CO)=c(H2)不能判定平衡,d错误;
故选abc;
(2)加快反应速率的方法有增大浓度、加压、升温、加催化剂等,该反应容积不变,可以通过增大反应物浓度、升高温度、使用催化剂等方法加快反应速率;
(3)设CO转化了x,根据表格数据列出三段式:
,解得x=0.8mol/L,v(CO2)=== 0.16mol/(L·min);H2O的转化率为=80%。
24.2∶1 0.4mol·L-1·min-1 3 2.4mol 72
解析:
(1)根据已知信息可列出三段式:,则A的转化率与B的转化率之比为;物质A的化学反应速率为;由于转化量之比等于化学计量数之比,则,解得x=3;
(2)由于温度和容积不变,且该反应反应前后气体的物质的量不变,再充入2molA和2molB,相当于增大压强,平衡不移动,即达到平衡后与原平衡等效,故B的物质的量为1.2mol×2=2.4mol;
(3)反应达到平衡后,各物质的浓度为:c(C) =1.2mol/L,c(A)= 0.2mol/L,c(B)= 0.6 mol/L,此反应在该温度时的化学平衡常数。
25.溶液变为黄色 否 重铬酸根转化为铬酸根的反应为吸热反应,若因浓H2SO4溶于水而温度升高,平衡正向移动,溶液变为黄色,实验中溶液橙色加深说明橙色加深就是浓H2SO4溶于水增大c(H+),平衡逆向移动的结果 增大 +6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O
解析:
(1) 向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧根离子中和溶液中的氢离子,溶液中氢离子浓度减小,平衡+H2O2+2H+向正反应方向移动,溶液中铬酸根离子浓度增大,溶液变为黄色,故答案为:溶液变为黄色;
(2)由题意可知,重铬酸根离子转化为铬酸根离子的反应为吸热反应,浓硫酸溶于水会放出大量的热,使溶液的温度升高,平衡向正反应方向移动,溶液变为黄色,由a中溶液橙色加深说明平衡向逆反应方向移动,实验中橙色加深就是浓硫酸溶于水增大溶液中c(H+),使平衡向逆反应方向移动的结果,故答案为:重铬酸根转化为铬酸根的反应为吸热反应,若因浓H2SO4溶于水而温度升高,平衡正向移动,溶液变为黄色,实验中溶液橙色加深说明橙色加深就是浓H2SO4溶于水增大c(H+),平衡逆向移动的结果;
(3) 对比试管a、b、c的实验现象可知,pH值减小时,溶液中氢离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,溶液中重铬酸根离子浓度增大,铬酸根离子浓度减小,的值增大,故答案为:增大;
(4)由题意可知,向c中继续滴加碘化钾溶液无现象,说明碱性条件下,铬酸根离子不能氧化碘离子,由加入过量稀硫酸后溶液变为墨绿色,说明酸性条件下,重铬酸根离子与碘离子发生氧化还原反应生成单质碘、铬离子和水,反应的离子方程式为+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O,故答案为:+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。
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