专题2《化学反应速率与化学平衡》单元检测题
一、单选题
1.在一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应N2 + 3H22NH3 达到平衡状态的标志是
A.N2、H2、NH3在容器中共存
B.混合气体的密度不再发生变化
C.混合气体的总物质的量不再发生变化
D.v正(N2)=2v逆(NH3)
2.一定条件下,反应的速率方程为,k为速率常数(只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关),m、n是反应级数,可以是整数、分数。
实验测得速率与浓度关系如表所示:
实验 速率
① 0.10 0.10 v
② 0.20 0.10 2v
③ 0.20 0.40 4v
④ 0.40 a 12v
下列说法错误的是A.其他条件相同,升高温度,速率常数(k)增大
B.其他条件相同,加入催化剂,速率常数(k)增大
C.根据实验结果,
D.表格中,a=0.9
3.反应Ⅰ:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应Ⅱ:HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值
A.K1=K2 B.K1=K2 C.K1=2K2 D.K1=
4.科学家用计算机模拟了乙炔在钯表面催化加氢的反应机理,单个乙炔分子在催化剂表面的反应历程如图所示,吸附在钯表面的物种用*标注。下列叙述错误的是
A.乙炔加氢是放热反应
B.该历程中最小能垒的化学方程式为+H*=
C.该反应的热化学方程式为C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g) △H=-1.02NAeV·mol-1
D.整个反应的速率由I→II步骤决定
5.一定条件下,分别在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入A和B,发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g) H>0,448 K时该反应的化学平衡常数K=1,反应体系中各物质的物质的量浓度的相关数据如下:
容器 温度/K 起始时物质的浓度/(mol·L 1) 10分钟时物质的浓度/(mol·L 1)
c(A) c(B) c(C)
甲 448 3 1 0.5
乙 T1 3 1 0.4
丙 448 3 2 a
下列说法不正确的是A.甲中,10分钟内A的化学反应速率:υ(A)=0.075 mol·L 1·min 1
B.甲中,10分钟时反应已达到化学平衡状态
C.乙中,T1<448 K、K乙<K甲
D.丙中,达到化学平衡状态时A的转化率大于25%
6.某温度下,在体积为2L的刚性容器中加入1mol环戊烯(
)和2molI2发生可逆反应(g)+I2(g)(g)+2HI(g) △H>0,实验测定容器内压强随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.0~2min内,环戊烯的平均反应速率为0.15mol·L-1·min-1
B.环戊烯的平衡转化率为75%
C.有利于提高环戊烯平衡转化率的条件是高温低压
D.该反应平衡常数为5.4mol·L-1
7.甲苯(用C7H8表示)是一种挥发性的大气污染物。热催化氧化消除技术是指在Mn2O3作催化剂时,用O2将甲苯氧化分解为CO2和H2O。热催化氧化消除技术的装置及反应机理如图所示,下列说法中错误的是
A.反应Ⅱ的方程式为
B.反应Ⅰ中Mn元素的化合价升高
C.反应Ⅱ中O-H键的形成会释放能量
D.Mn2O3作催化剂可降低总反应的焓变
8.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是
A.化学方程式:2NM
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,M的浓度是N的浓度的2倍
9.如图表示某可逆反应在使用和未使用催化剂时,反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是
A.a与b相比,b的活化能更高
B.反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C.a与b相比,a中的活化分子的百分比更高
D.a与b相比,a对应的反应速率更快
10.3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应,为了加快反应速率而不改变H2的产量,可采取的措施是
A.滴加几滴浓盐酸 B.滴加几滴浓硝酸
C.滴加几滴硫酸铜溶液 D.加入少量锌粒
11.在容积不变的密闭容器中加入一定量的A和B,发生反应:,在相同时间内,测得不同温度下A的转化率如下表所示。下列说法正确的是
温度/℃ 100 200 300 400 500
转化率% 30 75 75 50 18
A.该反应的正反应是吸热反应
B.一定温度下,容器内气体密度不变,说明反应达到平衡状态
C.200℃,A的转化率为75%时,反应达到平衡状态
D.400℃时,若B的平衡浓度为,则该反应的平衡常数
12.下列不能用平衡移动原理解释的是( )
A.合成氨时将氨液化分离,可提高原料的利用率
B.H2、I2、HI混合气体加压后颜色变深
C.实验室用排饱和NaCl溶液的方法收集Cl2
D.由NO2和N2O4组成的平衡体系加压后颜色先变深后变浅
二、填空题
13.气态含氮化合物是把双刃剑,既是固氮的主要途径,也是大气污染物。气态含氮化合物及周边反应是新型科研热点。回答下列问题:
(1)恒容密闭容器中,在Ni作催化剂条件下,NH3分解反应如下:2NH3(g) N2(g)+3H2(g),不同温度下,NH3分解率随时间变化如图所示,T1___________T2;v正=k正·c2(NH3),v逆=k逆·c(N2)·c3(H2),NH3的初始浓度为c1,T1时NH3分解反应平衡时___________;曲线①②中,k正 k逆值最大的曲线为___________。
(2)NH2COONH4是尿素生成过程的中间产物,在密闭容器中,发生分解反应NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。
T/K 298 303 308 313 318
-lgK 3.638 3.150 2.717 2.294 1.877
表中为不同温度时测得的化学平衡常数K取负对数值,据此推断该分解反应的△H___________0(填“>”或“<”);若298K时,从反应开始至反应达平衡状态时用时tmin,测得平衡时,容器内压强为pMPa,则用分压表示的NH3的生成速率v(NH3)___________。
14.回答下列问题:
Ⅰ.一定条件下,在容积为的密闭容器中, A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
(1)达到平衡后加压,C的含量_______(填写“变大”“变小”或“不变”)。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图所示。
①根据图判断,在时刻改变的外界条件是_______。
②a、b、c对应的平衡状态中,A的转化率最大的是状态_______。
Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的,发生反应 。如图所示为气体分解生成和的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)该反应的逆反应是_______(填“吸热反应”或“放热反应”)。
(4)N点的体积分数是_______。
(5)M点对应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
15.硫酸工业中, 是重要一步反应。回答下列问题:
(1)某温度下,若的平衡常数,则在同一温度下,反应的平衡常数K=___________。
(2)在恒温下,向恒容密闭容器中加入和发生反应,时反应达到平衡。测得内,平衡后的转化率α1=___________。其他条件不变,反应若在恒压条件下进行,平衡时的转化率α2___________(填“>”“=”或“<”)α1,平衡常数___________(填“增大”“不变”或“减小”,若要使平衡常数减小,可采取的措施是___________。
(3)一定条件下,在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和,平衡时的体积分数随的变化如图所示。则A、B、C三状态中,的转化率最大的是___________点,当达到平衡状态的体积分数可能是D、E、F三点中的___________点。
16.化学反应与生产研究息息相关,我们不仅关注能量变化,还需要关注化学反应的快慢和程度。请根据要求,回答下列问题:
(1)下面是四个化学反应理论上不可以用于设计原电池的化学反应是_______(填字母,下同)
A.
B.
C.
D.
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(a、b为多孔碳棒)其中_______(填A或B)处电极入口通氧气,其电极反应式为_______。当消耗标准状况下氢气11.2L时,假设能量转化率为85%,则导线中转移电子的物质的量为_______。
(3)某温度时,在2L容器中发生X、Y两种物质间的转化反应,X、Y物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①该反应的化学方程式为_______。
②反应开始至2min时,Y的平均反应速率为_______。
③2min时,v正_______(填“>”“<”或“=”)v逆。
17.(1)向盛有溶液的试管中加入溶液,溶液呈红色。在这个反应体系中存在下述平衡:
①向上述平衡体系中加入5滴浓的溶液,溶液颜色______(填“变深”“变浅”或“不变”)。
②向上述平衡体系中加入少量固体,溶液颜色______(填“变深”“变浅”或“不变”)。
(2)氨是一种重要的化工原料,合成氨的反应:,反应过程如图所示:
① ______(用含、的式子表示)。
②加催化剂的曲线______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
③在一定条件下,能说明反应一定达到平衡的是______(填字母代号)。
A.
B.单位时间内消耗的同时消耗
C.的物质的量之比为
D.混合气体中保持不变
18.已知一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ,△H>0 请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1mol/L,c(N)=2.4mol/L,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为__________;原混合气体与平衡混合气体的压强之比,p(始):p(平)=________
(2)若反应温度升高,M的转化率_____(填“增大”“减小”或“不变”;)
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=4mol/L, c(N)=a mol/L;达到平衡后,c(P)=2mol/L,a=________
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c(M)=c(N)=bmol/L,达到平衡后,M的转化率为________。
(5)若反应温度不变,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(M)=0.5mol/L,c(Y)=0.2mol/L,c(P)=0.4mol/L,c(Q)=0.4mol/L,则下一时刻,反应向__________(填“正向”或“逆向”)进行。
19.在一密闭容器中发生反应N2+3H2=2NH3 ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是___________(填字母,下同)。
A.t0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3
D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度
D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻___________;t3时刻___________;t4时刻___________。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是___________。
A.t0~t1 B.t2~t3
C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线______。
20.图Ⅰ、Ⅱ依次表示在酶浓度一定时,反应速率与反应物浓度、温度的关系。请据图回答下列问题:
(1)图Ⅰ中,反应物达到某一浓度时,反应速率不再上升,其原因是___________。
(2)图Ⅱ中,催化效率最高的温度为___________(填“”或“”)点所对应的温度。
(3)图Ⅱ中,点到点曲线急剧下降,其原因是___________。
(4)将装有酶、足量反应物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃的水浴锅内,后取出,转入25℃的水浴锅中保温,试管中反应速率加快的为___________(填“甲”或“乙”)。
21.(1)工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= 92.4 kJ/mol。该反应中的H2制取成本较高,工业生产中往往追求H2的转化率。增大H2的平衡转化率的措施有____(填字母代号)。
a.增大压强 b.升高温度 c.增大N2浓度
d.及时移走生成物NH3 e.使用高效催化剂
(2)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中发生的转化反应____。
②由图可知,溶液酸性减弱,CrO42-的平衡转化率____(填“增大”、“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为____。
③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH___0(填“大于”“小于”或“等于”)。
22.I.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图:
(1)从反应开始到10s时,用Z表示的反应速率为___________,X的物质的量浓度减少了___________,Y的转化率为___________。
(2)该反应的化学方程式为___________。
II.KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录:回答下列问题:
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
温度/℃ 30 40 50 60 70
显色时间/s 160 80 40 20 10
(1)该反应的离子方程式为___________。
(2)该实验的目的是探究___________。
(3)实验试剂除了1mol·L-1KI溶液、0.1mol·L-1H2SO4溶液外,还需要的试剂是__;
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是___________(填字母)。
A.温度 B.试剂的浓度
C.试剂的用量(体积) D.试剂添加的顺序
参考答案:
1.C
【分析】N2 + 3H22NH3为气体体积缩小的可逆反应,该反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量等变量不再变化,据此判断。
【详解】A.该反应为可逆反应,所以N2、H2、NH3在容器中共存,无法判断是否达到平衡状态,故A错误;
B.反应前后混合气体的质量和容器容积均不变,因此密度始终不变,不能据此判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.该反应为气体体积缩小的反应,平衡前气体的总物质的量为变量,当混合气体的总物质的量不再发生变化时,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故C正确;
D.v正(N2)=2v逆(NH3),速率之比不等于系数之比,说明正逆反应速率不相等,没有达到平衡状态,故D错误;
故选C。
2.C
【详解】A.其他条件相同,升高温度,化学反应速率加快,则速率常数(k)增大,A正确;
B.其他条件相同,加入催化剂,化学反应速率加快,则速率常数(k)增大,B正确;
C.根据①②组实验数据可得,n=1;根据①③组实验数据可得,m=0.5,即该速率方程为:C错误;
D.根据①④组实验数据可得:,,D正确;
故选C。
3.D
【详解】反应Ⅰ:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数 ,反应Ⅱ:HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数,对比两者表达式可得出,即K1=,故选D。
4.D
【详解】A.从图中分析得知,乙炔加氢生成乙烯的相对能量从0eV降低到-1.02eV,是放热反应,A正确;
B.该历程中最小能垒是从物质Ⅱ到物质Ⅲ,化学方程式为+H*=,B正确;
C.从图中分析得知,该反应的热化学方程式为C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g) △H=-1.02NAeV·mol-1,C正确;
D.决定反应速率的步骤是能垒最大一步,从图中计算可得,物质Ⅳ→物质Ⅴ的能垒是1.19 eV,在各步反应中最大,故整个反应的速率由Ⅳ→Ⅴ步骤决定,D错误;
故选D。
5.B
【详解】A.甲中,10分钟时C的物质的浓度为0.5mol·L 1,则A的浓度减小0.75mol·L 1,10分钟内A的化学反应速率:υ(A)= 0.75mol·L 1÷10min=0.075 mol·L 1·min 1,故A正确;
B.甲中,10分钟时C的物质的浓度为0.5mol·L 1,则A的浓度减小0.75mol·L 1,B的浓度减小0.25mol·L 1,10分钟时,c(A)= 2.25mol·L 1、c(A)= 0.75mol·L 1,Q=,反应没有达到化学平衡状态,故B错误;
C.3A(g)+B(g) 2C(g)正反应吸热,升高温度,反应速率加快、平衡常数增大,若T1>448 K,10分钟时C物质的浓度应该大于0.5 mol·L 1,所以乙中,T1<448 K、K乙<K甲,故C正确;
D.甲中,10分钟时C的物质的浓度为0.5mol·L 1,则A的浓度减小0.75mol·L 1,B的浓度减小0.25mol·L 1,10分钟时,c(A)= 2.25mol·L 1、c(A)= 0.75mol·L 1,Q=,达到化学平衡状态时,A的浓度减小大于0.75mol·L 1,则甲中A的转化率大于25%,丙与甲相比,增大B的浓度,A的平衡转化率大于甲,所以丙中,达到化学平衡状态时A的转化率大于25%,故D正确;
选B。
6.D
【详解】A.根据图中信息可知,容器内起始总压为,2min时总压为,平衡时总压为,恒温恒容,压强之比等于物质的量之比(),即,,列“三段式”如下:
列方程:,则,,A项正确;
B.平衡时,,,列“三段式”如下:
,则,环戊烯的平衡转化率为,B项正确;
C.该反应为吸热反应,且生成物中气体的系数之和大于反应物中气体系数之和,升高温度,减小压强有利于提高环戊烯平衡转化率,C项正确;
D.该反应平衡常数,D项错误;
故选D。
7.D
【分析】从图中可以看出,反应Ⅰ中,Mn2O3与O2反应转化为MnO2,反应Ⅱ中,MnO2将C7H8氧化,重新生成Mn2O3。
【详解】A.由图中可以看出,反应Ⅱ中,MnO2转化为Mn2O3,C7H8生成CO2和H2O,方程式为,A正确;
B.反应Ⅰ中,Mn2O3与O2反应转化为MnO2,Mn元素的化合价升高,B正确;
C.反应Ⅱ中,C7H8与MnO2反应生成H2O等,形成O-H键,从而释放能量,C正确;
D.Mn2O3作催化剂,可降低总反应的活化能,但不能改变反应的焓变,D错误;
故选D。
8.A
【详解】A.在时,N的物质的量为4,减少了4,M的物质的量为4,增加了2,反应在t3时刻达到化学平衡状态,因此,该反应的化学方程式为,A正确;
B.以后 ,M、N的物质的量还在变化,没有达到平衡状态,故正反应速率不等于逆反应速率,B错误;
C.时刻前后的一定时间内,反应混合物反应物和生成物的物质的量保持不变,因此 该反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,C错误;
D.时,N的物质的量为6,M的物质的量为3,则N的浓度是M的浓度的2倍,D错误;
故选A。
9.B
【详解】A.a与b相比,a的活化能更高,故A错误;
B.正反应放热,反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量,故B正确;
C.a与b相比,b活化能小,b中的活化分子的百分比更高,故C错误;
D.a与b相比,b活化能越小,b对应的反应速率更快,故D错误;
选B。
10.A
【详解】A.3.25 g Zn的物质的量n(Zn)=,100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中溶质的物质的量n(H2SO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol,根据方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知:二者反应的物质的量的比是1:1,故硫酸过量,反应放出H2要以不足量的Zn为标准计算。滴加几滴浓盐酸,增加了溶液中c(H+),反应速率加快,A符合题意;
B.硝酸具有强氧化性,与Zn反应不能产生氢气,B不符合题意;
C.Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu和ZnSO4,Zn、Cu及硫酸构成原电池,使反应速率加快;但由于Zn消耗,导致反应产生H2的量减少,C不符合题意;
D.加入少量的Zn,由于Zn是固体,浓度不变,因此反应速率不变,但由于不足量的Zn的量增加,以Zn为标准反应产生的H2的量增多,D不符合题意;
故合理选项是A。
11.D
【详解】A.温度升高,化学反应速率加快,在相同时间内,反应物的转化率应增大,但由表中数据可知,从300℃升至400℃、500℃时,A的转化率反而降低,说明温度升高,该平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为放热反应,A项错误;
B.在容积不变的容器下,气体体积不变,反应物总质量与生成物总质量相等,故不论反应是否达到平衡状态,容器内气体密度均不变,B项错误;
C.该反应的正反应是放热反应,若200℃已达到平衡状态,则A的转化率大于300℃时A的转化率,但表中数据显示这两个温度时A的转化率相等,说明200℃时,反应没有达到平衡状态,C项错误;
D.400℃时,反应达到平衡,A的平衡转化率为50%,根据反应可知,平衡时,B的平衡浓度为,则该反应的平衡常数,D项正确;
答案选D。
12.B
【详解】A.将氨液化分离,即减小氨气浓度,促进平衡向正向移动,提高反应物的转化率,A能用平衡移动原理解释,不符合题意;
B.对于反应 ,由于反应前后气体体积不变,故压强对其平衡无影响,加压颜色加深,是因为体积缩小,导致c(I2)增大,B不能用平衡移动原理解释,符合题意;
C.Cl2在水中存在如下平衡:,在饱和NaCl溶液中,c(Cl-)增大,促使平衡逆向移动,降低Cl2溶解度,故可以用排饱和食盐水收集Cl2,C能用平衡移动原理解释,不符合题意;
D.体系中存在平衡: ,加压体积缩小,导致c(NO2)瞬间增大,体系颜色加深,由于加压平衡正向移动,c(NO2)又逐渐减小,故颜色逐渐变浅,D能用平衡移动原理解释,不符合题意;
故答案选B。
13.(1) > 0.12(c1)2 ①
(2) > MPa/min
【详解】(1)图象是NH3分解率和时间的关系,先达到平衡,说明温度高,即T1>T2,当反应达到平衡,v正=v逆,v正=k正·c2(NH3)= v逆=k逆·c(N2)·c3(H2),推出=K,达到平衡时,NH3的分解率为40%,此时消耗c(NH3)=0.4c1mol·L-1,c(N2)=0.2c1moL·L-1,达到平衡时,c(NH3)=0.6c1mol·L-1,c(N2)=0.2c1mol·L-1,c(H2)=0.6c1mol·L-1,K==0.12(c1)2,即0.12(c1)2,k正-k逆最大,说明反应向正反应方向进行程度增大,根据图象,温度升高NH3的分解率增大,即温度越高,向正反应方向进行程度越大,k正-k逆最大的曲线为①;故答案为>;0.12(c1)2;①;
(2)根据表中数据温度越高,K越大,说明该分解反应为吸热反应,即△H>0;反应速率是单位时间内物质的变化量,尿素为固体,氨气和二氧化碳的物质的量之比为2∶1,即氨气的物质的量分数为,用分压表示的氨气的生成速率为MPa·min-1=MPa/min;故答案为>;MPa/min。
14.(1)变大
(2) 升高温度 a
(3)放热反应
(4)40%
(5)1
【详解】(1)根据图示可知:随着反应的进行,A、B物质的量减少,C物质的量增加,说明A、B是反应物,C是生成物,3 mol后三种物质的物质的量都不再发生变化,说明该反应为可逆反应。在3 min内A、B、C改变的物质的量分别是0.3 mol、0.6 mol、0.6 mol,改变的物质的量的比为1:2:2,故该反应方程式为:A(g)+2B(g)2C(g)。该反应的正反应是气体体积减小的反应,在其他条件不变时,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故达到平衡后C的含量变大;
(2)①已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。,说明降低温度化学平衡正向移动,该反应的正反应为放热反应。在t3时刻改变条件时正、逆反应速率都增大且逆反应速率大于正反应速率,化学平衡逆向移动,故改变的条件是升高温度;
②t3时刻改变条件后化学平衡逆向移动,导致A的转化率降低;t5时刻正、逆反应速率都增大但仍然相等,化学平衡不移动,平衡正向移动A的转化率增大,所以A转化率最大时生成物C体积分数最大的是a点;
(3)根据图像可知:在压强不变时,升高温度H2S的平衡转化率增大,说明升高温度,化学平衡正向移动,则该反应的正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应;
(4)根据图示可知:在N点时H2S的平衡转化率为50%,假设反应开始时n(H2S)=1 mol,则平衡时n(H2S)=0.5 mol,n(H2)=0.5 mol,n(S2)=0.25 mol,在相同外界条件下气体的体积比等于气体的物质的量的比,则H2的体积分数为;
(5)假设反应开始时加入1 mol H2S,M点时H2S的平衡转化率为50%,则根据物质反应转化关系可知平衡时n(H2S)=0.5 mol,n(H2)=0.5 mol,n(S2)=0.25 mol,n(总)=0.5 mol+0.5 mol+0.25 mol=1.25 mol,则p(H2S)=p(H2)=,p(S2)= ,所以该反应的化学平衡常数Kp=。
15.(1)
(2) 75% > 不变 升高温度
(3) A D
【分析】的平衡常数K=,的平衡常数K=,据此分析解答;根据v==,结合化学平衡的影响因素分析解答;若n(SO2)不变,的比值越小,说明n(O2) 越大,相当于充入氧气,平衡正向移动,结合图象分析解答。
【详解】(1)某温度下,若的平衡常数,即K==100;则在同一温度下,反应的平衡常数K===,故答案为:;
(2)测得10min内,则△n()=7.5×10-3mol L-1 min-1×10min×2L=0.15mol,由方程式可知,反应的的物质的量为0.15mol,则的转化率为×100%=75%;
正反应为气体物质的量减小的反应,恒温恒容下条件下,到达平衡时压强比起始压强小,其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强,平衡正向移动,转化率增大,即转化率α2>α1;
平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;正反应是放热反应,若要使平衡常数减小,可以升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故答案为:75%;>;不变;升高温度;
(3)若n(SO2)不变,的比值越小,说明n(O2) 越大,相当于充入氧气,平衡正向移动,的转化率越大,因此的转化率最大的是A点;根据图象,的比值越大,平衡时的体积分数越大,当达到平衡状态的体积分数应该大于C,可能是D、E、F三点中的D点,故答案为:A;D。
16. AC B 0.85 >
【详解】(1) 属于氧化还原反应,而且是放热反应,理论上能设计为原电池。则反应B、D能设计成原电池、反应A、C是非氧化还原反应、理论上不可以用于设计原电池,故答案为AC。
(2)内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O;燃料电池中化学能转化为电能,能量转化效率高
燃料电池中,通入燃料的一极为负极,还原剂失去电子发生氧化反应,电子沿着导线流向正极,通入助燃物的一极为正极,正极上发生还原反应,则a为负极、B处电极入口通氧气,碱性条件下氧气得电子、和水反应生成氢氧根离子,其电极反应式为。当消耗标准状况下氢气11.2L时,按可知,假设能量转化率为85%,则导线中转移电子的物质的量为。
(3)①X的物质的量增加、Y的物质的量减小,所以Y是反应物、X是生成物,物质的量变化值之比等与化学计量数之比,即Y与X的化学计量数之比为(0.4-0.2):(0.2-0.1)=2:1,故该反应的化学方程式为。
②反应开始至2min时,Y的平均反应速率为。
③2min时,平衡还未建立,体系处于从正反应建立平衡的途中,故v正 v逆。
17. 变深 不变 (E1-E2)kJ/mol Ⅱ BD
【详解】(1) ①在这个反应体系中存在下述平衡:,其离子方程式为: ,向上述平衡体系中加入5滴浓的溶液,SCN 浓度增大,平衡右移,则溶液颜色变深。
②向上述平衡体系中加入少量固体,反应相关的粒子浓度均未改变,故平衡不移动,溶液颜色不变。
(2)①焓变=生成物总能量-反应物总能量=反应物总键能-生成物总键能=正反应活化能—逆反应活化能,则 (E1-E2)kJ/mol;。
②催化剂能降低反应的活化能,故加催化剂的曲线Ⅱ。
③A.若,则说明未平衡,A不选;
B.单位时间内消耗的必定生成、同时消耗,则,故已平衡,B选;
C.的物质的量之比取决于起始物质的量,时难以说明各成分的量是否不再改变,不一定平衡,C不选;
D.混合气体中保持不变,说明已经平衡,D选;
则答案为BD。
18.(1) 25% 1:1
(2)增大
(3)6
(4)41%
(5)逆向
【分析】(1)
在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1mol/L,c(N)=2.4mol/L,达到平衡后,M的转化率为60%,列三段式可得
N的转化率为×100%=25%;原混合气体与平衡混合气体的压强之比等于物质的量之比,故p(始):p(平)=(1+2.4):(0.4+1.8+0.6+0.6)=3.4:3.4=1:1。
(2)
反应吸热,故温度升高,平衡正向移动,M的转化率增大。
(3)
由(1)可知,某温度下,K=,则,所以K==,故a=6。
(4)
由(1)可知,某温度下,K=,则,所以K==,可得b=2.4x,故M的转化率为×100%=41%。
(5)
某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(M)=0.5mol/L,c(Y)=0.2mol/L,c(P)=0.4mol/L,c(Q)=0.4mol/L,则Q==1.6>K,故反应逆向进行。
19. ACDF C E B A
【详解】(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
(2)t1时,v正、v逆同时增大,且v逆增大得更快,平衡向逆反应方向移动,所以t1时改变的条件是升温。t3时,v正、v逆同时增大且增大量相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时,v正、v逆同时减小,但平衡向逆反应方向移动,所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)根据图示知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,NH3的含量均比t0~t1时间段的低,所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)t6时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正逐渐减小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线为 。
20. 酶的浓度一定 A 温度过高,酶的活性下降 甲
【详解】(1)由图Ⅰ分析,反应物浓度增大到一定限度,反应速率不再上升,说明决定化学反应速率的主要因素是酶的浓度,故答案为:酶的浓度一定;
(2)由图Ⅱ分析,点的反应速率最快,催化效率最高,故答案为:A;
(3)点到点曲线急剧下降是由于温度升高,酶的活性急速下降,故答案为:温度过高,酶的活性下降;
(4)由图Ⅱ可知,0~25℃范围内,温度越高,反应速率越快,所以甲试管转入25℃的水浴中加热时反应速率加快;乙试管在75℃的水浴中加热时,酶已经失活,故乙中无催化反应发生,故答案为:甲。
21. acd 2CrO42-+2H+H2O+Cr2O72- 减小 1×107 小于
【详解】⑴a选项,增大压强,平衡正向移动,转化率增大,故a正确
b选项,升高温度,平衡逆向移动,转化率减小,故b错误
c选项,增大N2浓度,平衡正向移动,转化率增大,故c正确;
d选项,及时移走生成物NH3,平衡正向移动,转化率增大,故d正确;
e选择,使用高效催化剂,平衡不移动,转化率不变,故e错误;
综上所述,答案为acd;
⑵①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中发生的转化2CrO42-+2H+H2O+Cr2O72-,故答案为2CrO42-+2H+H2O+Cr2O72-;
②由图可知,溶液酸性减弱,氢离子浓度降低,平衡逆向移动,CrO42-的平衡转化率减小,根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为
2CrO42- + 2H+ H2O(g) + Cr2O72-
起始量 1.0 mol/L 0 0 0
转化量 0.5mol/L 0.5mol/L 0.25mol/L 0.25mol/L
平衡量 0.5mol/L 1×10-7mol/L 0.25mol/L
,
故答案为减小;1×107;
③升高温度,平衡向吸热反应移动,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动即逆向为吸热反应,正向为放热反应,则该反应的ΔH<0,故答案为小于。
22. 0.079mol·L-1·s-1 0.395mol·L-1 79.0% X(g)+Y(g)2Z(g) 4H++4I-+O2=2I2+2H2O 温度对反应速率的影响 淀粉溶液 CD
【详解】(1)10s时,Z的物质的量增加1.58mol,其反应速率为: mol·L-1·s-1,X的物质的量由1.20降低到0.41,其浓度较少量为:=0.395mol·L-1,Y的物质的量由1.0减少为0.21,其转化率为:,故答案为:0.079mol·L-1·s-1;0.395mol·L-1;79.0%;
(2)由图可知X、Y为反应物,Z为生成物,三者的变化分别为:0.79、0.79、1.58,变化量之比为1:1:2,可得反应方程式为:X(g)+Y(g)2Z(g),故答案为:X(g)+Y(g)2Z(g)
;
II.(1)KI具有强的还原性,能被氧气氧化成碘单质,反应的离子方程式为:4H++4I-+O2=2I2+2H2O,故答案为:4H++4I-+O2=2I2+2H2O;
(2)由表格数据可知,该实验改变的外界条件是温度,测量的是不同温度条件下显色的时间,可知其其探究的是温度对反应速率的影响,故答案为:温度对反应速率的影响;
(3)为确定显示的时间,需要用到指示剂与碘单质出现显色,结合碘单质的性质可知应用淀粉溶液作指示剂,故答案为:淀粉溶液;
(4)设计实验必须保证其他条件不变,只改变一个条件,才能得到准确的结论,而浓度条件在(3)已经控制一致,因此还必须控制不变的是试剂的量和试剂的添加顺序,故答案为:CD;