专题2《化学反应速率与化学平衡》单元练习题
一、单选题
1.下列说法中,正确的是
A.凡是放热反应都是自发反应
B.不自发的化学反应就不能进行
C.凡是熵增大的反应都是自发反应
D.判断反应进行的方向,应综合考虑体系的焓变和熵变
2.可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),500℃时,将2molN2和3molH2充入容积为10L的密闭容器中进行反应,达到平衡时,NH3的浓度不可能达到的值是
A.0.1 mol·L-1 B.0.02 mol·L-1 C.0.05 mol·L-1 D.0.2 mol·L-1
3.在一定条件下,某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列叙述正确的是
A.时刻,反应逆向进行 B.时刻,逆反应速率大于正反应速率
C.时刻,反应物在该条件下转化率最大 D.时刻,正反应速率等于逆反应速率
4.叔丁基溴[(CH3)3CBr]在乙醇中除了发生取代反应生成取代产物外,还可以发生消去反应生成消去产物,这两个反应是竞争反应,其反应的能线图如图所示。下列说法错误的是
A.(CH3)3CBr转化为(CH3)3C+Br-是反应的决速步骤
B.相同条件下,过渡态②与过渡态③能量的高低决定了取代产物和消去产物的相对比例大小
C.(CH3)3COC2H5可以逆向转化为(CH3)3CBr,但不会转化为(CH3)2C=CH2
D.向(CH3)3CBr的乙醇溶液中加入NaOH并适当升温,可以得到较多的(CH3)2C=CH2
5.可逆反应:2HI(g)H2(g)+I2(g);△H>0。在密闭容器中进行,当达到平衡时欲使混合气体的颜色加深,应采取的措施
A.加入催化剂 B.降低温度 C.增大容器体积 D.充入HI气体
6.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行,下列关于该反应的说法正确的是
A.若该反应ΔH>0,则升高温度,v正增大,v逆减小
B.增加H2O(g)的浓度,增大了活化分子百分数,能使反应速率加快
C.保持容积不变,充入Ar使体系压强增大,可以加快反应速率
D.保持压强不变,充入Ar能使反应速率减小
7.将与晶体混合后搅拌,会闻到刺激性气味且体系温度降低。下列对该反应的说法不正确的是
A.该反应的熵变明显增大 B.该反应的
C.该反应在理论上可以设计成原电池 D.该反应在常温下能自发进行
8.T ℃时,A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图(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,则下列结论正确的是
A.在(t1+10) min时,保持其他条件不变,增大压强,平衡向逆反应方向移动
B.其他条件不变,升高温度时,正、逆反应速率增大,且A的转化率增大
C.T ℃时,在相同容器中,若由0.4 mol·L-1A、0.4 mol·L-1B、0.2 mol·L-1C反应,达到平衡后,C的浓度也为0.4 mol·L-1
D.(t1+10) min时,保持压强不变,通入稀有气体,平衡不移动
9.在一定温度下,某密闭容器中发生反应:2C(g)A(g)+2B(s) △H>0,若0~10s内c(C)由0.1mol/L降到0.08mol/L,则下列说法正确的是
A.0~10s内用B表示的平均反应速率为v(B)=0.002mol L-1 s-1
B.c(C)由0.05mol/L降到0.04mol/L所需的反应时间小于5s
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快
10.等质量并且均过量的两份锌粉a和b(粉末表面积可视为相同,分别加入等体积等物质的量浓度的稀硫酸中,同时向a中加入少量硫酸铜,下图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系正确的是
A. B. C. D.
11.下列措施可加快反应速率的是
A.用黄铁矿制硫酸的过程中将矿石粉碎
B.实验室用大理石制备时,用等物质的量浓度的稀硫酸代替稀盐酸
C.将食物放入冰箱中防止变坏
D.实验室制氢气时,用表面积相同的铁片代替锌片
12.下列措施对增大反应速率明显有效的是
A.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al粉改为Al片
B.Fe与稀盐酸反应制取H2时,加入少量醋酸钠粉末
C.Na与水反应时增大水的用量
D.Zn与稀硫酸反应时,适当提高溶液的温度
13.当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等的时候,就达到了“化学平衡”。下列关于化学平衡的说法中正确的是( )
①可逆反应达到化学平衡时,反应物与生成物的浓度(含量)保持不变
②可逆反应达到化学平衡时,整个反应处于停滞状态
③化学平衡状态是在给不定期条件下化学反应所能达到或完成的最限度
A.只有① B.只有①② C.只有①③ D.①②③
14.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和混合加热并达到下列平衡:,反应前CO的物质的量为10 mol,平衡后CO、的物质的量为8 mol、5 mol。下列说法正确的是
A.升高温度,浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.CO的平衡转化率为80%
C.压缩容器容积至原来的,平衡时的物质的量分数为
D.平衡时再通入2 mol CO,正反应速率逐渐增大
15.工业上合成尿素的反应如下:2NH3(g)+CO2(g) H2O(l)+H2NCONH2 (s) △H=-103.7 kJ·mol-1,下列措施有利于提高尿素产率,并能加快反应速率的是
A.采用高温 B.采用高压 C.采用低温 D.寻找更高效的催化剂
二、填空题
16.若基元反应A→2B的活化能为,而2B→A的活化能为Ea′。试回答下列问题:
(1)加入催化剂后,和Ea′各有何变化_______?- Ea′有何变化_______?
(2)加入催化剂后,对和Ea′的影响是否相同_______?
(3)加入不同的催化剂,对的影响是否相同_______?
(4)提高反应温度,和Ea′各有何变化_______?
(5)改变起始浓度后,有何变化_______?
17.在80℃时,将0.4 mol的气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
n/(mol) 时间/s
0 20 40 60 80 100
0.40 a 0.20 c d e
0.00 0.24 b 0.44 0.44 0.44
(1)该反应的化学方程式为_______。
(2)20s时,的浓度为_______mol/L,0~20s内的平均反应速率为_______。
(3)该反应的平衡常数表达式为_______。在80℃时该反应的平衡常数K为_______。(结果精确到0.01)。
(4)在其它条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时_______(填字母)。
a.的转化率越高
b.与的浓度之比越大
c.正反应进行的程度越大
18.氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。
(1)电极b是电源的_________ ;
(2)溶液A的溶质是(填化学式)_________;
(3)电解饱和食盐水的化学方程式是_______________________ 。
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:________________________________________________________________________________ 。
(5)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释
放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程:________________________。
19.I.某探究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响,实验如下。
实验序号 实验温度/K 溶液(含硫酸) 溶液 溶液颜色褪至无色时 所需时间/s
V/mL V/mL V/mL
A 293 2 0.02 5 0.1 5
B 2 0.02 4 0.1 8
C 313 2 0.02 0.1 6
(1)通过实验A、B可探究_______(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中=_______;通过实验_______可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是_______;利用实验B中数据计算,用的浓度变化表示的反应速率为_______。
Ⅱ.在2L密闭容器中进行反应:,式中m、n、p、q为化学计量数。在0~3min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
X Y Z Q
起始/mol 1.2 0
2min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3min末/mol 0.8
已知内,。
(3)试确定以下物质的量:起始时_______,_______。
(4)化学方程式中m=_______,n=_______,p=_______,q=_______。
20.化学反应速率概念及表示方法
(1)概念:用来衡量___________的物理量。
(2)表示方法:通常用单位时间内___________的减少量或___________的增加量(均取正值)来表示。
(3)定义式:v=___________或v=___________
(4)常用单位:___________或___________。
21.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛,研究铁及其化合物的应用意义重大。回答下列问题:
(1)已知高炉炼铁过程中会发生如下反应:
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH1
Fe2O3(s)+CO(g)=Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH3
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH4
上述总反应在高炉中大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下:
温度:250℃~600℃~1000℃~2000℃
主要成分:Fe2O3~Fe3O4~FeO~Fe
1600℃时固体物质的主要成分为___________,该温度下测得固体混合物中m(Fe)︰m(O)=35︰2,则FeO被CO还原为Fe的百分率为___________(设其它固体杂质中不含Fe、O元素)。
(2)铁系金属常用作CO加氢反应的催化剂。
已知某种催化剂可用来催化反应CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH<0。在T℃,压强为p时将1 mol CO和3 mol H2加入容积为1 L的密闭容器中。实验测得CO的体积分数χ(CO)如下表:
t/min 0 10 20 30 35
χ(CO) 0.25 0.20 0.17 0.15 0.15
①前10 min内,CO的平均反应速率υ(CO)=___________(保留两位有效数字)。
②达到平衡时,体系的总压强p与初始压强之比p0,p∶p0=___________;
③下图是该反应CO的平衡转化率与温度、压强的关系。
图中温度T1、T2、T3由高到低的顺序是___________,理由是___________。
④45 min时,保持容器的温度和体积不变,再加入1 mol CO和3 mol H2,再次达到平衡时,CO的平衡转化率___________(填“>”、“<”或“=”)30 min时CO的平衡转化率。
22.雾霾主要成分为灰尘、、、有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。
(1)以氨气为脱硝剂时,可将还原为。
已知:
i. △H= a kJ·
ii. △H= b kJ·
则反应的 △H=______kJ·。
(2)臭氧也是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应之一为: △H <0某温度时,在体积为1L的刚性密闭容器中充入2 mol和1mol发生反应。
①在恒温恒容条件下,下列事实能够证明该反应已经达到平衡的是______(填标号)。
A. B.混合气体密度不再改变
C.的体积分数不再改变 D.与的体积比不再改变
②欲增加的平衡转化率,可采取的措施有______(填标号)。
A.充入氦气 B.升高温度
C.充入2 mol D.充入2 mol 和1mol
③达到平衡时,混合气体总压为p,的浓度为0.5,则的转化率为____,平衡常数Kp=______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
④若在不同压强下进行反应,体系中物质的量分数x()与反应时间的关系如图所示,a、b两点的压强商Qp(以分压表示)较大的是______(填“a”或“b”)。
23.CO用途广泛,工业应用时离不开平衡思想的指导:
Ⅰ.在一容积为5 L的体积不变的密闭容器内,加入0.3 mol 的CO和0.3 mol的H 2O,在催化剂存在和800 ℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH>0,体系中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)该反应在800℃时的平衡常数K=_______。
(2)欲使平衡常数K增大,可采取的措施有_______。
(3)若保持温度和容器的体积不变,在上述平衡体系中,再充入0.3 mol的水蒸气,重新达到平衡后,H2O的转化率_______(填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)在催化剂存在和800 ℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09 mol·L-1;c(CO2)=c(H2)=0.13mol·L-1,则此时正、逆反应速率的大小:v正_______v逆(填“>”“<”或“=”)。
Ⅱ.还原法炼铅,包含反应PbO(s)+CO(g)=Pb(s)+CO2(g) ΔH ,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如表:
温度/℃ 300 727 1227
lgK 6.17 2.87 1.24
(5)该反应的ΔH_______0(填“>”“<”或“=”)。
(6)当lgK=1时,在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为_______(保留两位有效数字);若再向容器中充入一定量的CO气体后,平衡发生移动,达到新平衡时,CO的百分含量_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
24.环境问题,能源问题事关人类生存、社会可持续发展。回答下列问题:
(1)氮硫的氧化物的转化:
①已知:NO(g)+O2(g) NO2(g) H=-56.5kJ mol-1;K1
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.6kJ mol-1;K2
则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) H=______kJ mol-1;K=______。(用K1、K2表示)
②一定条件下,将NO2与SO2以一定比例(不是等物质的量)置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应一定达到平衡状态的有________。
a.混合气体的密度不变
b.反应速率v(NO2):v(SO2):v(SO3):v(NO)=1:1:1:1
c.NO2和SO2的体积分数之比保持不变
d.混合气体颜色保持不变
(2)通常合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H<0,起始时容器中只有1mol/L CO和2mol/L H2,平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①压强为p1温度为T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2,则K1_______K2(填“>”、“<”、“=”)请说明理由_______。
②若在温度为T1、压强为p1的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、H2气体,则反应开始时v(CO)正_________v(CO)逆。(填“>”、“<”、“=”、“无法确定”)
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3.常温下碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,NH3 H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则NH4HCO3溶液中c(NH)_____c(HCO)。(填“>”、“<”“=”)
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】A.反应自发进行的判断依据为△H-T△S<0,放热反应的△H<0,高温下的熵减小的反应,可有△H-T△S>0,为非自发进行的反应,A错误;
B.不自发的化学反应通过一定条件可以进行,如Cu和稀硫酸可以通过电解原理发生反应,B错误;
C.反应自发进行的判断依据为△H-T△S<0,熵增大有利于反应自发进行,但熵增大的反应不一定都是自发反应,C错误;
D.判断反应进行的方向应综合考虑体系的焓变和熵变,当△H-T△S<0时,反应自发进行,D正确;
综上所述答案为D。
2.D
【详解】依据极值法计算分析,若N2和H2全部反应,则根据化学方程式计算可知N2过量,3mol H2全部反应生成NH3的物质的量为2mol,物质的量浓度为:=0.2mol/L,由于反应是可逆反应,不可能进行到底,所以反应过程中生成的NH3浓度小于0.2mol/L,故选项中A、B、C有可能生成,D不能达到。
答案选D。
3.D
【详解】A.时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,A项错误;
B.时刻,逆反应速率小于正反应速率,B项错误;
C.时刻,反应物在该条件下转化率最大,C项错误;
D.是平衡状态,正反应速率等于逆反应速率,D项正确;
答案选D。
4.C
【详解】A.由图可知,(CH3)3CBr转化为(CH3)3C+Br-的过程活化能相对较高,因此相对较难发生,所以该过程是反应的决速步骤,故A正确;
B.发生消去反应和取代反应都是由(CH3)3C+Br-转化,发生消去反应是过渡态②转化为(CH3)2C=CH2,发生取代反应是过渡态③转化为(CH3)2COC2H5,过渡态②能量较高,因此相同条件下,过渡态②与过渡态③能量的高低决定了取代产物和消去产物的相对比例大小,故B正确;
C.(CH3)3COC2H5与HBr在一定条件下可以逆向转化为(CH3)3CBr,即为(CH3)3CBr和C2H5OH转化为(CH3)3COC2H5的逆过程,该过程需要先转化为(CH3)3C+Br-和C2H5OH,(CH3)3C+Br-和C2H5OH再转化为(CH3)3CBr和C2H5OH,但(CH3)3C+Br-和C2H5OH同时也能转化为(CH3)2C=CH2,故C错误;
D.由图可知,(CH3)3CBr的乙醇溶液生成(CH3)2C=CH2过程放出能量相较于生成(CH3)3COC2H5低,加入NaOH能与HBr反应使得平衡正向移动,适当升温会使平衡逆向移动,放热越小的反应逆向移动程度更小,因此可以得到较多的(CH3)2C=CH2,故D正确;
综上所述,说法错误的是C项,故答案为C。
5.D
【详解】A.加入催化剂,平衡不移动,碘蒸汽浓度不变,颜色不变,A错误;
B.该反应为吸热反应,降低温度平衡逆向移动,碘蒸汽浓度减小,颜色变浅,B错误;
C.增大容器体积,碘蒸汽浓度减小,颜色变浅,C错误;
D.充入HI气体,平衡正向移动,碘蒸气浓度增大,颜色加深,D正确;
故选D。
6.D
【详解】A.升高温度,正、逆反应速率均增大,A错误;
B.增加H2O(g)的浓度,增加单位体积上活化分子总数,活化分子百分数不变,B错误;
C.保持容积不变,充入Ar使体系压强增大,但与反应有关的气体浓度不变,反应速率不变,C错误;
D.保持压强不变,充入Ar使容器体积减小,与反应有关的气体浓度降低,使反应速率减小,D正确;
故本题选D。
7.C
【详解】A.会闻到刺激性气味说明反应固体反应生成气体,反应熵变增大,A正确;
B.体系温度降低,说明温度降低,反应为吸热反应,焓变大于零,B正确;
C.自发的氧化还原反应可以设计成原电池,该反应不是氧化还原反应,在理论上不可以设计成原电池,C错误;
D.由题干可知,该反应在常温下能自发进行,D正确;
故选C。
8.C
【详解】A.根据图(I)可知在t1时A、B减少浓度分别是0.2 mol/L、0.6 mol/L,C浓度增加0.4 mol/L,说明AB是反应物,C是生成物,t1时刻后三种物质的浓度都不变,则发生的反应为可逆反应,△n(A):△n(B):△n(C)=0.2:0.6:0.4=1:3:2,所以该反应方程式为A(g)+3B(g)2C(g),可见该反应的正反应是气体体积减小的反应。在(t1+10)min时,反应已达到平衡,若增大压强,化学平衡向气体体积减小的正方向移动,A错误;
B.在其它条件不变时,升高温度,化学反应速率加快,达到平衡所需时间缩短。根据图象(II)可知:反应在温度为T1时先达到平衡,说明反应温度:T1>T2。在其它条件不变时,升高温度,B的体积分数增大,说明升高温度,化学平衡逆向移动,A转化率减小,B错误;
C.将物质一边倒转化,假设0.2 mol·L-1C是反应消耗A、B生成的,则反应开始时c(A)=0.4 mol/L+0.1 mol/L=0.5 mol/L,c(B)=0.4 mol/L+0.3 mol/L=0.7 mol/L,与图(I)的起始状态相同,则二者为等效起始状态,因此平衡状态相同,故达到平衡时C为0.4 mol·L-1,C正确;
D.平衡后,保持压强不变,通入稀有气体,则容器的容积扩大,化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动,D错误;
故合理选项是C。
9.D
【详解】A.B为固体,不能用固体的浓度变化表示反应速率,A错误;
B.浓度越小,反应速率越慢,所以(C)由0.05mol/L降到0.04mol/L所需的反应时间大于5s,B错误;
C.升高温度正逆反应速率均加快,C错误;
D.减小反应体系的体积,各气体的浓度增大,化学反应速率加快,D正确;
综上所述答案为D。
10.A
【详解】等质量并且均过量的两份锌粉a和b,分别加入等体积等物质的量浓度的稀硫酸中,同时向a中放入少量的CuSO4溶液,发生的反应为:Fe+Cu2+=Fe2++Cu,铜-铁-稀硫酸形成原电池,反应速率增大,反应用时a少于b,但生成的氢气a等于b,故选A。
11.A
【详解】A.用黄铁矿制硫酸的过程中将矿石粉碎,增大接触面积,反应速率加快,A符合题意;
B.实验室用大理石制备时,用等物质的量浓度的稀硫酸代替稀盐酸,虽然H+浓度增大,但由于将生成微溶物CaSO4覆盖在碳酸钙表面,阻止反应继续进行,则减慢反应速率,B不合题意;
C.将食物放入冰箱中防止变坏。降低温度减慢反应速率,C不合题意;
D.由于Zn比Fe活泼,故实验室制氢气时,用表面积相同的铁片代替锌片,将使反应速率减慢,D不合题意;
故答案为:A。
12.D
【详解】下列措施对增大反应速率明显有效的是
A. Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al粉改为Al片,接触面积减小,反应速率减小,故A错误;
B. Fe与稀盐酸反应制取H2时,加入少量醋酸钠粉末,生成醋酸,醋酸为弱酸,溶液中氢离子浓度减小,反应速率减小,故B错误;
C.水为纯液体,改变用量,反应速率不变,故C错误;
D. Zn与稀硫酸反应时,适当提高溶液的温度,可增大活化分子百分数,反应速率增大,故D正确;
答案选D。
13.C
【详解】可逆反应达到平衡状态的标志:体系中各组分的浓度保持不变、正反应速率与逆反应速率相等但不为0,可逆反应达到平衡状态为可逆反应所能达到或完成的最大限度。
综上所述,正确选项为C;
14.C
【详解】A.升高温度,H2S浓度增加,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则该反应为放热反应,A错误;
B.CO的平衡转化率为=20%,B错误;
C.反应前CO的物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol,则消耗的CO物质的量为10mol-8mol=2mol,生成的COS、H2物质的量都为2mol,即达到平衡时CO、H2S、COS、H2物质的量依次为8mol、5mol、2mol、2mol,平衡时H2S物质的量分数为=,压缩容器容积至原来的,平衡不移动,则平衡时H2S物质的量分数仍为,C正确;
D.平衡时再通入2 mol CO,平衡正向移动,正反应速率突然增大后逐渐减小直至达到新平衡,D错误;
答案选C。
15.B
【详解】A.升温能加快反应速率,但该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,尿素的产率降低,故A不符合题意;
B.增大压强能加快反应速率,同时使平衡向气体分子数减小的正向进行,有利于提高尿素的产率,故B符合题意;
C.低温降低反应速率,故C不符合题意;
D.催化剂只能提高化学反应速率,对平衡无影响,不能提高尿素的产率,故D不符合题意;
故选:B。
16.(1) 和Ea′同时降低相同的值 不变
(2)相同
(3)不同
(4)基本不变
(5)无变化
【详解】(1)加入催化剂后,能改变反应的活化能,同等程度改变正反应和逆反应的活化能,故和Ea′同时降低相同的值;催化剂不能改变焓变,故△H=- Ea′不变;
(2)加入催化剂后,能改变反应的活化能,同等程度改变正反应和逆反应的活化能,故对和Ea′的影响相同;
(3)加入不同的催化剂,可能对活化能改变的程度不同,故对的影响不同;
(4)提高反应温度,反应物的活化能不变,活化分子的数目增多,故和Ea′基本不变;
(5)改变起始浓度后,反应物的活化能不变,故不变。
17.(1)
(2)
(3)
(4)AC
【详解】(1)在80℃时,将0.4 mol的N2O4气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,发生反应N2O4分解产生NO2,经一段时间后各种物质都存在,且浓度不再发生变化,说明该反应是可逆反应,则该反应方程式为:。
(2)反应开始时n(N2O4)=0.40mol,n(NO2)=0.00mol,当反应进行到20s时n(NO2)=0.24mol,根据物质反应转化关系可知此时n(N2O4)=(0.40-0.12)mol =0.28mol,c(N2O4)=。0~20s内的平均反应速率为。
(3)反应方程式为:,平衡常数表达式为。根据表格数据可知:在反应达到平衡时n(NO2)=0.44mol,c(NO2)=0.22mol/L,根据物质反应转化关系可知此时c()=-0.11 mol/L)=0.09 mol/L,则在80℃时该反应的化学平衡常数K=。
(4)该反应的正反应是吸热反应,该反应的K值越大,说明平衡正向进行,反应正向进行程度越大,改变的条件是升高温度。
A.化学平衡正向移动,导致的转化率越高,A正确;
B.根据物质反应转化关系可知:化学平衡正向进行,导致浓度减小,的浓度增大,则与的浓度之比越小,B错误;
C.该反应的K值越大,该反应正向进行的程度就越大,反应物的转化率就越高,C正确;
故选AC。
18. 负极 NaOH 2NaCl + 2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2NaOH Cl2+H2O H++Cl-+HClO,增大H+的浓度可使平衡向左移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出 2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+CO2(g) △H= -290kJ/mol
【详解】(1)电解池中阳离子移动向阴极,根据钠离子移动方向可知右池是阴极区,故电极b是电源的负极;
(2)电解饱和食盐水时,阴极反应式为:2H2O-2e- ═2OH- +H2↑,阳极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极产物为NaOH和H2,阳极产物是Cl2,据此可以确定溶液A的溶质是NaOH;
(3)电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl + 2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2NaOH;
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3的原因是:Cl2+H2O H++Cl-+HClO,增大H+的浓度可使平衡向左移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出;
(5)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,则该反应的热化学方程:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+CO2(g) △H= -290kJ/mol。
19.(1) 浓度 6 B、C
(2) 其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大 4.2×10-4mol/(L·s)
(3) 3.9 1.5
(4) 1 3 2 3
【详解】(1)根据表中数据,对比A、B可知,A、B探究浓度对反应速率的影响,因此温度应相同,即T1=293;混合溶液的总体积应相同,即V1=6,V2=4,探究温度对反应速率的影响,温度是变量,根据图表可知,实验B、C探究温度变化对反应速率的影响;故答案为:浓度;6;B、C;
(2)根据表中数据可知,实验A中草酸的浓度比实验B中草酸的浓度大,若t1<8,实验A的反应速率快,可以得出其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大;溶液颜色褪至无色,说明高锰酸钾完全反应,实验B中高锰酸钾表示的速率为v(KMnO4)=4.2×10-4mol/(L·s);故答案为:其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大;4.2×10-4mol/(L·s);
(3)2min内v(X)==0.1mol/(L·min),v(Z)= =0.2mol/(L·min),v(Q)=0.3 mol/(L·min),因为v(Z)∶v(Y)=2∶3,推出v(Y)=0.3mol/(L·min),2min内消耗Y的物质的量为0.3mol/(L·min)×2min×2L=1.2mol,则起始时Y的物质的量为(1.2+2.7)mol=3.9mol,2min内Q变化的物质的量为0.3mol/(L·min)×2min×2L=1.2mol,Q为生成物,则起始时Q的物质的量为(2.7-1.2)mol=1.5mol;故答案为:3.9;1.2;
(4)2min内v(X)==0.1mol/(L·min),v(Z)= =0.2mol/(L·min),v(Q)=0.3 mol/(L·min),因为v(Z)∶v(Y)=2∶3,推出v(Y)=0.3mol/(L·min),利用化学反应速率之比等于化学计量数之比,m∶n∶p∶q=0.1mol/(L·min)∶0.3mol/(L·min)∶0.2mol/(L·min)∶0.3 mol/(L·min)=1∶3∶2∶3;故答案为:1;3;2;3。
20.(1)化学反应过程进行快慢程度
(2) 反应物浓度 生成物浓度
(3)
(4) mol/(L·s) mol/(L·min)
【解析】略
21.(1) FeO 、Fe 80%
(2) 0.033 mol·L-1·min-1 5∶7或0.714 T3>T2>T1 该反应为放热反应,相同压强下,温度升高,CO平衡转化率降低 >
【详解】(1)根据当1000℃时为FeO,在2000℃时为Fe来分析,可知当温度为1600℃时所得固体主要为FeO、Fe。设混合物中FeO的物质的量为x mol,Fe的物质的量为y mol,则有:,所以x:y=1:4,故剩余的FeO和被还原为铁的FeO的物质的量之比为1:4,则可知被还原的FeO的百分比为;
(2)①在恒温恒容时,气体的物质的量的比等于气体的体积比。在反应开始时n(CO)=1 mol,n(H2)=3 mol,假设前10 min反应的CO物质的量为x mol,则同时消耗3x mol H2,反应产生x mol CH4、x mol H2O,此时气体总物质的量为n(总)=(1-x) mol+(3-3x)mol+x mol+x mol=(4-2x) mol,此时CO的体积分数是0.20,则,解得x=,故前10 min内,CO的平均反应速率υ(CO)=;
②假设反应达到平衡时反应产生CO的物质的量为a mol,则根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO)=(1-a) mol,n(H2)=(3-3a) mol,n(CH4)=a mol,n(H2O)=a mol,此时气体总物质的量为n(总)=(1-a) mol+(3-3a)mol+a mol+a mol=(4-2a) mol,由于平衡时CO的体积分数为,解得a=,n(总)=(4-2a) mol=(4-2×) mol=,,在同温同压下气体的压强之比等于气体的物质的量的比,则达到平衡时,体系的总压强p与初始压强之比p0,p∶p0=5:7;
③反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H<0,该反应的正反应是放热反应,在压强不变时,温度升高,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,使CO的平衡转化率降低,根据图象可知,温度T3>T2>T1;
④该反应的正反应是气体体积减小的反应,在45 min时,保持容器的温度和体积不变,再加入1 mol CO和3 mol H2,相当于又在1个体积是1 L容器中加入1 mol CO和3 mol H2,,平衡状态与原平衡相同,然后将容器的容积压缩至1 L,即增大了体系的压强,增大体系的压强,化学平衡正向移动,因此当反应再次达到平衡时,CO的平衡转化率会增大,故CO的平衡转化率大于30 min时CO的平衡转化率。
22. (b-3a) C D 50% 5/4p(或) b
【详解】(1)对反应进行标号: △H1= a kJ·①, △H2= b kJ·②,将反应②-①3得, △H3,;
(2)①A.、能判断反应达到平衡,仅无法判断是否达到平衡,A项错误;
B.体积为1L的刚性密闭容器中充入2 mol和1mol发生反应,反应前后总质量不变,反应过程中体积始终保持为1L,质量体积均不变,密度不会改变,故无法判断反应是否达到平衡,B项错误;
C.的体积分数不再改变且总体积为1L,表明的体积不变,即物质的量不再改变,反应达到平衡,C项正确;
D.在反应过程中,与的体积比始终为1:1,故与的体积比不再改变无法判断反应是否达到平衡,D项错误;
答案选C;
②A.恒容条件下充入氦气对平衡无影响,不会改变的平衡转化率,A项错误;
B.该反应△H<0,升高温度,平衡向逆向移动,的平衡转化率减小,B项错误;
C.充入2 mol,平衡向正向移动,但的转化率降低,C项错误;
D.充入2 mol 和1mol ,投料比为2:1,相当于增大压强,平衡向正向移动,的平衡转化率增加,D项正确;
答案选D。
③达到平衡时,的浓度为0.5,列出三段式:
容器体积为1L,所以=1mol,=0.5mol,=0.5mol,=,NO2的平衡转化率为;反应物与生成物总物质的量为2.5mol,,,;
④对于该反应而言,增大压强,平衡向正向移动,NO2的转化率增大,所以x()减小,结合图象可以推测a点压强大于b点,即pa>pb,a点和b点的x()相同,并且从题③可知与总压强成反比,所以b点的压强熵大于a点的压强熵。
23. 1 升高温度 降低 < < 9.1% 不变
【详解】(1) 在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.3mol的CO和0.3mol的H2O,则起始浓度c(CO)=0.06mol/L,c(H2O)=0.06mol/L,平衡时c(CO2)=0.03mol/L,则
K== =1。
(2) 平衡常数只随温度的变化而变化,已知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ,则升高温度平衡正向移动,K增大。
(3) 可逆反应中增大一种反应物的浓度,则另一种反应物的转化率会增大,而本身转化率往往减小,所以若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol的水蒸气,重新达到平衡后,H2O的转化率降低,可利用三段式计算判断如下:。K== ,解得x=0.04mol/L,则新平衡时H2O的转化率为 ,小于原平衡时H2O的转化率为。
(4)在催化剂存在和800 ℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09 mol·L-1;c(CO2)=c(H2)=0.13mol·L-1,Qc== =2.1>K=1,则反应逆向进行,则此时正、逆反应速率的大小:v正Ⅱ (5)利用lgK与K是增比例函数,温度越高、lgK与K值均越小,说明正反应是放热反应,故ΔH 0。
(6)lgK=1,则K=10,在PbO(s)+CO(g) Pb(s)+CO2(g)中设起始通入CO的amol/L,达平衡时转化的量为Xmol/L,平衡时CO的(a X)mol/L,CO2的浓度为Xmol/L,则K= =10,解得X= ,一氧化碳的体积分数= =9.1%,平衡后再向容器中充入一定量的CO气体,反应物浓度增大,平衡正向移动,但反应物、生成物气体只有一种,平衡常数不变,则百分含量不变,故答案为:9.1%;不变。
24. -41.8 cd > 该反应为放热反应,当压强不变,温度升高,平衡逆向移动,据图可知T1K2 > >
【详解】(1)①已知:a:NO(g)+O2(g) NO2(g) H=-56.5kJ mol-1;K1= ;b: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.6kJ mol-1;K2= ,根据盖斯定律分析,有,则反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) H==-41.8kJ mol-1;K= =;
②a.反应体系全为气体,且为恒容容器,混合气体的密度始终不变,故不能确定到平衡;b.反应速率v(NO2):v(SO2):v(SO3):v(NO)=1:1:1:1没有说明正逆方向,不能确定平衡;c.NO2和SO2的体积分数之比保持不变可以说明反应到平衡;d.混合气体中只有二氧化氮有颜色,颜色保持不变,说明二氧化氮的浓度不变,可以说明到平衡。故选cd;
(2)①反应为放热反应,恒压条件下升温,平衡逆向移动,甲醇的物质的量分数减小,所以T1温度低, K1>K2;
②若在温度为T1、压强为p1的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、H2气体,则反应开始时反应正向进行,所以v(CO)正>v(CO)逆;
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3.常温下碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,NH3 H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则NH4HCO3溶液中存在铵根离子水解,和碳酸氢根离子的电离和水解,铵根离子水解平衡常数为,碳酸氢根离子电离平衡常数为Ka2=4.7×10-11,水解平衡常数为,碳酸氢根离子的水解大于电离,也大于铵根离子水解,所以c(NH)>c(HCO)。
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