2.2 化学反应的限度 同步练习题
一、选择题
1.下列叙述一定能判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.正、逆反应速率改变
C.混合物中各组分的体积分数改变 D.混合体系的压强发生改变
2.一定温度下,可逆反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) H<0在某密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是。
A.2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) S<0
B.2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),反应达到平衡,升高温度,有利于平衡逆移
C.2NH3(g)+CO2(g) NH4COONH2(s),若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量增大
D.2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),在密闭容器中达到平衡,混合气体的平均相对分子质量不变,则反应一定达到平衡
3.对于反应(无色),下列说法正确的是
A.该反应即是化合反应,也是氧化还原反应
B.该反应的平衡常数表达式为
C.将反应器容积压缩为原来的一半,气体颜色比压缩前深
D.只改变一个条件,减压或升温平衡均逆向移动,平衡常数均减小
4.在容积不变的密闭容器中存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<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研究的是t1时刻升高温度对反应速率的影响
B.图II研究的是t1时刻加入催化剂后,反应速率增大,转化率增大
C.图III研究的是催化剂对平衡的影响,且乙的催化效果好
D.图III研究的是温度对化学平衡的影响,且甲的温度较低
5.一定温度下,在恒容密闭容器中充入NO,发生可逆反应2NO (g) N2 (g) + O2 (g) △H<0。反应达到平衡后,若改变某一个条件,下列八条曲线(①~⑧)正确的是( )
A.①⑥⑧ B.①⑤⑦ C.②③⑧ D.②④⑦
6.工业上制备粗硅发生的反应之一是。在一定温度下,向某恒容密闭容器中加入足量的和炭粉,仅发生上述反应。下列说法正确的是
A.、SiO和CO均属于酸性氧化物 B.当时,该反应达到平衡
C.平衡后再加入,平衡正向移动 D.当CO的质量不再改变时,该反应达到平衡
7.根据如图有关图像,说法正确的是
2X(g)+Y(g) 2Z(g) H 2N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-43kJ/mol
I II III
A.由图I知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的ΔH<0
B.由图II知,t1-t6时间段内反应在t6时刻,NH3体积分数最小
C.由图II知,t3时采取降低反应体系温度的措施
D.图III表示在10L容器、850℃时的反应,由图知,到4min时,反应放出5.16kJ的热量
8.某温度下,若反应的化学平衡常数,则该温度下化学平衡常数
A.100 B.50 C.2500 D.250
二、填空题
9.回答下列问题
Ⅰ.一定条件下,在容积为5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。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”、“不变”)。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。
①根据图乙判断,在t3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H2S,发生反应:,如图丙所示为H2S气体分解生成H2(g)和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)该反应的逆反应是 (填写“吸热反应”、“放热反应”)。
(4)N点H2的体积分数是 。
(5)图丙中M点对应的平衡常数Kp= MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(6)如果想进一步提高H2S的转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有 。
10.甲醇是重要的化工原料,可用于制备丙烯、氢气等。
(1)MTO法由甲醇制备丙烯时的反应原理是:甲醇先脱水生成二甲醚,然后二甲醚与甲醇的平衡混合物脱水转化为含丙烯较多的低聚烯烃。某温度下,在密闭容器中加入CH3OH气体,发生脱水反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),一段时间后测得各组分的浓度如表所示。
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
5min浓度(mol·L-1) 0.44 0.6 0.6
10min浓度mol·L-1) 0.04 0.8 0.8
15min浓度(mol L-1) 0.04 0.8 0.8
该温度下,反应的平衡常数数值是 ,CH3OH的平衡转化率是 。
(2)利用甲醇水蒸气重整制氢法是获得氢气的重要方法。反应原理如下:
反应i(主反应):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H=+49kJ mol-1
反应ii(副反应):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ mol-1
①温度高于300℃则会同时发生CH3OH转化为CO和H2的副反应,该反应的热化学方程式是 。
②反应中,经常使用催化剂提高化学反应速率,但催化剂对反应具有选择性。一定条件下,测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。
从图中可知,反应的适宜温度为 ,随着温度的升高,催化剂对 (填“反应i”或“反应ii”)的选择性越低。
③TiO2纳米电极电化学还原法可将副产物CO2在酸性水溶液中电解生成甲醇,生成甲醇的电极反应式是 。
11.一定温度下,在密闭容器中,发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),达到化学平衡时,测得混合气中NO2浓度为0.06 mol·L-1,O2的浓度为0.12 mol·L-1。
求:(1)该可逆反应的平衡常数K=
(2)此时NO2的转化率
12.工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是___________
A.增加CH4(g)用量 B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g) D.加入催化剂
(2)恒温恒压条件下,1mol CH4(g)和1mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为α,CO2(g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx= (写出含有a、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),,x为物质的量分数)。其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时,α=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为 (结果保留两位有效数字)
13.T0 ℃,向恒容密闭容器充入2 mol SO2和1 molO2发生反应: △H=-196.6 kJ/mol,达到平衡,生成1.6 mol SO3并放出热量157.28 kJ。
(1)平衡时SO2转化率为 ;t0时向上述平衡后的容器中再充入a mol SO2,时重新达到平衡。请在图中用曲线表示出t0后O2的体积分数随时间变化的大致趋势 。
(2)T0℃,向另一容积相等的恒压容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,平衡时放出的热量 (填“>”、“<”或“=”) 157.28 kJ;若平衡时升高温度,平衡 移动(填“正向”或“逆向”或“不”),该反应的平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”);若测得T1℃平衡时该容器内气体压强为2 MPa,SO3体积分数为70%,计算该温度时反应的平衡常数Kp= (列出计算式,以分压表示,分压=总压×物质的量分数。)
14.2022年冬奥会的国家速滑馆“冰丝带”采用二氧化碳跨临界制冰,CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。
Ⅰ.二氧化碳催化加氢可合成低碳烯烃,合成乙烯(C2H4)的反应为:2 CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) H, 该过程分两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H1 = +41.3 kJ·mol-1
第二步:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) H2 = -210.5 kJ·mol-1
(1)△H= kJ/mol,该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[n(H2):n(CO2)=x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。据图判断:
①a 3(填“>”、“<”或“=”)
②KM KN(填“>”、“<”或“=”)
③理由是 。
Ⅱ.以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。主要反应可表示为2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。
(3)T ℃时,若向容积为2 L的密闭容器中加入3 mol NH3和1 mol CO2,达到平衡时,容器内压强为开始时的0.75倍。则该反应平衡常数K= 。若保持其他条件不变,向该容器中再加入1 mol CO2和1 mol H2O,NH3的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在恒温恒容条件下,能说明反应已达平衡状态的是 (填字母)。
①单位时间内生成1 molCO2(g)同时消耗了1 molCO(NH2)2(s)
②混合气体的压强不变
③混合气体的密度保持不变
④2v正(NH3)=v逆(CO2)
⑤平衡时c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2:1:1
⑥断裂6 molN-H键同时断裂2 molO-H键
15.某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验.
(1)气体发生装置中反应的化学方程式是 。
(2)实验室常用排饱和食盐水的方法来收集 Cl2,试用化学平衡原理加以解释 .
以下甲学生对 Cl2与 FeCl2和 KSCN 混合溶液的反应进行实验探究。
(3)A 中溶液变红的原因是 。
(4)为了探究现象 II 的原因,甲同学进行如下实验。
①取 A 中黄色溶液于试管中,加入 NaOH 溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液中一定存在 。
②取 A 中黄色溶液于试管中,加入过量的 KSCN 溶液,最终得到红色溶液。
甲同学的实验证明产生现象Ⅱ的原因是 SCN-与 Cl2发生了反应。
(5)甲同学猜想 SCN-可能被 Cl2氧化了,他又进行了如下研究。
资料显示:SCN-的电子式为
①甲同学认为 SCN-中碳元素没有被氧化,理由是 。
②取A中黄色溶液于试管中,加入用盐酸酸化的 BaCl2溶液,产生白色沉淀,由此证明 SCN-中被氧化的元素是 (填名称)。
③通过实验证明了 SCN-中氮元素转化为NO3-,他的实验方案是 。
④若 SCN-与Cl2反应生成CO2,写出反应离子方程式 .
【参考答案】
一、选择题
1.C
解析:对于反应前后气体体积相等的可逆反应,如,改变体系压强会使各组分的浓度改变相同倍数,正、逆反应速率改变相同倍数,但平衡不发生移动,所以A、B、D项错误。
2.D
解析:A.气体总物质的量减小,熵减,即△S<0,A正确;
B.该反应的△H<0,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,B正确;
C.压缩容器体积,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大,C正确;
D.设NH3的起始物质的量为2mol,转化率为α,CO2的起始物质的量为x,则: ,故反应之前气体平均相对分子质量===,反应开始后气体平均相对分子质量=
=,当=时,气体平均相对分子质量为定值,解得x=,即NH3与CO2的起始物质的量比为2∶=14∶13时,无论是否达到平衡状态,无论转化率是多少,气体平均相对分子质量均不变,所以,该种情况下,气体平均相对分子质量不变,不能说明反应是否已平衡,D错误;
故答案为:D。
3.C
解析:A.由二氧化氮生成四氧化二氮,氮元素和氧元素化合价均未发生变化,不属于氧化还原反应,A错误;
B.平衡常数中,分子应为四氧化二氮,分母应为二氧化氮,正确的表达式为: ,B错误;
C.容器体积压缩为原来的一半,平衡虽然正向移动,但根据勒夏特列原理可知,平衡后混合气体的浓度增大,颜色加深,C正确;
D.平衡常数只受温度影响,不受压强影响,减小压强,平衡常数不会减小,D错误;
故选C。
4.D
解析:A.升高温度正逆反应速率均增大,图I符合,升高温度,化学平衡逆向移动,图I不符合,A错误;
B.图II研究的是t1时刻加入催化剂后,反应速率增大,图II符合,但催化剂只影响反应速率,不能影响化学平衡,故转化率不变,B错误;
C.催化剂对化学平衡无影响,图III所示信息不符合,C错误;
D.图III所示温度甲达到平衡用时长,故温度甲低于乙,降低温度,平衡正向移动,SO2的转化率增大,故图III所示信息符合,D正确;
故答案为:D。
5.B
解析:该可逆反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,故曲线①正确、曲线②错误;
催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,但对化学平衡无影响,则改变催化剂的用量不能改变反应物的转化率,曲线③、④错误;
平衡常数K值只与温度有关,与浓度、压强、催化剂等无关,则增大NO的物质的量,平衡常数不变,曲线⑤正确、曲线⑥错误;
该可逆反应为反应前后气体分子数不变的反应,增大压强,平衡不移动,如果是缩小容器的体积使压强增大,则各物质的浓度都增大,曲线⑦正确、曲线⑧错误;
综上所述,曲线①⑤⑦正确,答案选B。
6.D
解析:A.酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物,属于酸性氧化物,SiO和CO不是酸性氧化物,A错误;
B.SiO和CO均为生成物且按1:1生成,则始终等于,故二者相等时,该反应不一定达到平衡,B错误;
C.是固体,平衡后再加入,化学反应速率不变,化学平衡不移动,C错误;
D.随着反应的进行,CO的质量在不断增多,当CO的质量不再改变时,说明该反应达到平衡状态,D正确;
故选D。
7.B
解析:A.根据图I,T2℃下反应物体积分数达到最小,生成物的体积分数达到最大,T2℃反应达到平衡,T1℃没有达到平衡,T2℃以后,X的体积分数增大,Z的体积分数减小,随着温度的升高,平衡向逆反应方向进行,正反应方向为放热反应,即△H<0,故A错误;
B.t2时刻正逆反应速率相等,平衡不移动,根据图像Ⅱ,t3后,反应向逆反应方向进行,NH3的量减少,t5后,反应又向逆反应方向进行,NH3的量又减少,故在t6时刻,NH3体积分数最小,故B正确;
C.根据图像Ⅱ,t3时,正逆反应速率都降低,改变的因素是降低温度,或减小压强,根据图像Ⅱ,t3时,反应向逆反应方向移动,如果降低温度,该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,即υ正>υ逆,不符合图像,t3时刻采取的是减小压强,故C错误;
D.根据图Ⅲ,0到4 min变化的物质的量为0.12 mol·L-1×10 L=1.2 mol,即放出的热量为1.2 mol×43 kJ·mol-1=51.6 kJ,故D错误;
故答案为B。
8.C
解析:由方程式可知,反应的化学平衡常数==0.02,则相同温度下反应的化学平衡常数====2500,故选C。
二、填空题
9.(1)变大
(2)升高温度 a
(3)放热反应
(4)40%
(5)1
(6)及时分离出生成物
解析:(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)根据图象可知: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=;
(6)如果想进一步提高H2S的转化率,根据该反应的正反应是气体体积减小的吸热反应,应该通过改变条件使平衡正向移动,除可以通过改变温度、压强外,还可以通过及时将产物分离出来实现。
10.97.56% CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H=+90kJ·mol-1 260℃ 反应i CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O
【分析】(1)由表格可知,10min后,反应达到了平衡,根据,求平衡常数,根据,求甲醇的平衡转化率;
(2)①根据盖斯定律i+ii可得:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),△H=△H1+△H2,据此求出△H;
②由图可知,低于260℃时,CH3OH的转化率较低,高于260℃时,CH3OH的转化率较高,但在高于260℃时,CO的选择性逐渐增大,CO2的选择性逐渐减小。
③ CO2在酸性环境下,电解生成甲醇,二氧化碳得到电子,发生还原反应,生成甲醇,电极反应式为:CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O;
解析:(1)由表格可知,10min后,反应达到了平衡,根据反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),;设甲醇的起始为xmol/L,根据三段式:
2CH3OH (g) CH3OCH3 (g) + H2O (g)
x=(1.6+0.04)mol/L=1.64mol/L,则,故答案为:400;;
(2)① 反应i:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ mol-1;反应ii:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ mol-1;根据盖斯定律i+ii可得:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),△H=△H1+△H2=49kJ mol-1+41kJ mol-1=+90kJ·mol-1,故答案为:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H=+90kJ·mol-1。
②由图可知,低于260℃时,CH3OH的转化率较低,高于260℃时,CH3OH的转化率较高,但在高于260℃时,CO的选择性逐渐增大,CO2的选择性逐渐减小,所以最适宜温度为260℃;随着温度的升高,催化剂对CO的选择性增大,CO2的选择性减小,所以温度升高,催化剂对反应i的选择性越低,故答案为:260℃;反应i。
③ CO2在酸性环境下,电解生成甲醇,二氧化碳得到电子,发生还原反应,生成甲醇,其电极反应式为:CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O,故答案为:CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。
【点睛】10min时,反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)达到平衡,根据生成物的浓度,计算10min内甲醇转化的浓度,再求出始态的甲醇浓度,最后求出甲醇的平衡转化率。
11.92 mol·L-1 80%
解析:(1)在化学反应中各物质的变化量之比等于化学计量数之比,故NO的浓度为0.24mol/L,由平衡常数;故答案为:;
(2)由(1)可知反应前NO2浓度为0.3mol/L,则NO2的转化率为:,故答案为:80%。
12.(1)BC
(2) 0.43
解析:(1)A.增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率,但是CH4(g)平衡转化率减小,A不符合题意;
B.恒温恒压下通入惰性气体,相当于减小体系压强,反应混合物中各组分的浓度减小,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,B符合题意;
C.移除CO(g),减小了反应混合物中CO(g)的浓度,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,C符合题意;
D.加入催化剂不能改变平衡状态,故不能提高CH4(g)平衡转化率,D不符合题意;
综上所述,上述操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是BC;
(2)恒温恒压条件下,1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4 (g)的转化率为α,CO2 (g)的物质的量为b mol,则转化的CH4 (g)为α mol,剩余的CH4 (g)为(1-α )mol,根据C元素守恒可知,CO(g)的物质的量为(α-b)mol,根据H和O守恒可知,H2O(g)的物质的量为(1-α-b )mol,H2(g)的物质的量为(3α+b )mol,则反应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol,平衡混合物中,CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、,因此,反应I的平衡常数Kx=;其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5mol,达平衡时,a =0.90,b =0.65,则平衡时,CH4 (g)为0.1mol,根据C元素守恒可知,CO(g)的物质的量为0.25mol,,根据H和O守恒可知,H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol,H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol,平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为。
13.80% > 逆向 减小 61.25
解析:(1)根据热化学方程式可知:每有2 mol SO2发生反应转化为2 mol SO3时,反应放出热量196.6 kJ,现在反应产生1.6 mol SO3,必然会同时消耗1.6 mol SO2气体,则SO2的平衡转化率为=80%;
t0时向上述平衡后的容器中再充入a mol SO2,增大反应物浓度,化学平衡正向移动,消耗O2,使O2的含量降低,t1时重新达到平衡,O2的含量不再发生变化。用曲线表示出t0后O2的体积分数随时间变化的大致趋势为:;
(2)该反应的正反应是气体体积减小的反应,在恒温恒容条件下反应达到平衡后气体压强比开始反应时压强小。若在T0℃,向另一容积相等的恒压容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,反应达到平衡,相当于在恒温恒容条件下达到平衡后压缩容器的容积,使体系的压强增大到与反应开始时相同。增大压强,化学平衡正向移动,反应产生更多的SO3,因此反应放出的热量大于恒温恒容条件下反应放出的热量,即放出的热量大于157.28 kJ。根据平衡移动原理:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动。该反应的正反应是放热反应,所以若平衡时升高温度,化学平衡逆向移动。化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比。升高温度,化学平衡逆向移动,使生成物浓度减小,反应物浓度增大,故化学平衡常数减小;
T1℃反应达到平衡时该容器内气体压强为2 MPa,SO3体积分数为70%,则SO2和O2占体积分数是30%。由于在反应开始时,加入2 mol SO2和1 mol O2,二者反应的物质的量的比也是2:1,则在SO2和O2的物质的量的比还是2:1,所以SO2体积分数为20%,O2体积分数为10%,则该温度下的平衡常数Kp==61.25(MPa)-1。
14.(1) -127.9 低温
(2)> > 该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小
(3)1 不变
(4)②③⑥
【分析】根据盖斯定律,可求得反应热;根据符合判据,根据反应特点进行判断,根据图象进行分析,投料比越大,平衡向正反应方向移动,可知a与3的关系,温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小CO2平衡转化率增大,可知两个K值关系,平衡常数K的求算利用三段式;根据化学平衡状态的特征判断,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些物理量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态,以此来解析;
解析:(1)根据盖斯定律,由第一步反应×2+第二步反应,可得2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ,则 H= (+41.3×2-210.5) kJ·mol-1=-127.9kJ·mol-1,根据 H-T S<0时反应能自发进行,该反应是放热的、熵减的可逆反应,即 H<0, S<0,则该反应在低温下能自发进行;
(2)投料比越大,平衡向正反应方向移动,CO2平衡转化率增大,故a>3,该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小,M、N两点的反应平衡常数KM> KN;
(3)T ℃若向容积为2 L的密闭容器中加入3mol NH3和1mol CO2,达到平衡时设反应的二氧化碳为xmol ,
气体压强之比等于气体物质的量之比,容器内压强为开始时的0.75倍,3-2x+1-x+x=(3+1)×0.75,x=0.5mol,K===1;再向该容器中加入1molCO2和1molH2O,浓度商Qc===1=K,平衡不移动,NH3的转化率不变;
(4)单位时间内生成1 molCO2(g)逆向,同时消耗了1molCO(NH2)2(s),也是逆向,不能说明反应已达平衡状态,①不符合题意;
②反应前后气体体积不等,则气体的压强不再发生变化,能说明反应已达平衡状态,②符合题意;
③恒容容器体积不变,CO(NH2)2为固体,前后气体的质量变化,根据ρ=,混合气体的密度不变时,能说明反应已达平衡状态,③符合题意;
④2v正(NH3)=v逆(CO2)正逆反应速率不等,不能说明反应已达平衡状态,④不符合题意;
⑤平衡时c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2:1:1,不能说明达到判断状态,取决于起始配料比和转化程度,⑤不符合题意;
⑥断裂6molN-H等效于形成2molO-H键,同时断裂2molO-H键,正逆反应速率相等,说明反应已达平衡状态,⑥符合题意;综上所述②③⑥符合题意;
故选②③⑥。
15.MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 +Cl2↑+ 2H2O 因为饱和食盐水中c(Cl-)较大,促使平衡Cl2+H2OCl- +ClO-+H2O逆向移动,减少Cl2的溶解 Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色 Fe(SCN)3,所以溶液变红(写两个方程式也可) Fe3+ SCN-中的碳元素是最高价态+4价 硫元素 取足量铜粉于试管中,加入A中黄色溶液和一定量的盐酸,加热,观察到试管上方有红棕色气体生成,证明A中存在NO3-,SCN-中氮元素被氧化成NO3-
解析:(1)气体发生装置是制备氯气的,其中反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+ 2H2O,故答案为:MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 +Cl2↑+ 2H2O;
(2)因为饱和食盐水中c(Cl-)较大,促使平衡Cl2+H2OCl- + ClO-+ H2O逆向移动,减少Cl2的溶解,故答案为:因为饱和食盐水中c(Cl-)较大,促使平衡Cl2+H2OCl-+ClO- +H2O逆向移动,减少Cl2的溶解;
(3)Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色 Fe(SCN)3,所以溶液变红,故答案为:Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与 SCN-反应生成红色 Fe(SCN)3,所以溶液变红;
(4)取A中黄色溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液中一定存在Fe3+,故答案为:Fe3+;
(5)SCN-中的碳元素是最高态+4价,不能失去电子,故答案为:SCN-中的碳元素是最高价态+4价;
(6)取A中黄色溶液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,白色沉淀是硫酸钡,由此证明SCN-中被氧化的元素是硫元素,故答案为:硫元素;
(7)检验硝酸根离子的实验操作是:取足量铜粉于试管中,加入A中黄色溶液和一定量的盐酸,加热,观察到试管上方有红棕色气体生成,证明A中存在,SCN-中氮元素被氧化成,故答案为:取足量铜粉于试管中,加入A中黄色溶液和一定量的盐酸,加热,观察到试管上方有红棕色气体生成,证明A中存在,SCN-中氮元素被氧化成;
(8)若SCN-与Cl2反应生成CO2,根据电子得失守恒和原子守恒可知该反应的离子方程式为SCN-+8Cl2+9H2O=++Cl-+CO2+18H+,故答案为:SCN-+8Cl2+9H2O=++Cl-+CO2+18H+