第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题(共12题)
1.对已经达到化学平衡状态的下列反应2X(g)+Y2(g) Z(g),ΔH<0,降低温度时,对反应产生的影响是( )
A.v逆减小,v正增大,平衡正向移动
B.v正、v逆都增大,平衡正向移动
C.v逆增大,v正减小,平衡逆向移动
D.v正、v逆都减小,平衡正向移动
2.定条件下,合成氨反应为:N2+3H22NH3。图1表示能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线,图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响,下列说法不正确的是
A.升高温度,该反应的平衡常数减小
B.由图2信息,10min内该反应的平均速率v(H2)=0.045mol·L-1·min-1
C.由图2信息,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为d
D.图3中温度T1<T2,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
3.在相同条件下研究催化剂I、Ⅲ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,下列说法正确的是
A.无催化剂时,反应的限度最小
B.与催化剂Ⅲ相比,I使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅲ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅲ时,0~2min内,
4.顺—1,2—二甲基环丙烷(g)和反—1,2—二甲基环丙烷(g)可发生如图转化:
该反应的速率方程可表示为:v正=k正·c顺和v逆=k逆·c反,k正和k逆在一定温度时为常数,分别为正、逆反应速率常数。T1温度下,k正=0.006,k逆=0.002。下列说法错误的是
A.T1温度下,反应的平衡常数K=3
B.温度升高,k正和k逆均增大
C.若该转化过程为吸热反应,则活化能Ea(正)>Ea(逆)
D.在恒容的密闭容器中,若压强不再变化则达到平衡状态
5.工厂的氨氯废水可用电化学催化氧化法加以处理,其中NH3在电极表面的氧化过程的微观示意图如图:
下列说法中,不正确的是
A.过程①②均有 N-H 键断裂
B.过程③的电极反应式为:_ e-+OH-=N+H2O
C.过程④中有非极性键形成
D.催化剂可以降低该反应的活化能
6.用铁的一种化合物(M-Fe)在弱酸性条件下处理甲酸的反应机理如图所示。下列说法正确的是
A.反应①为氧化还原反应
B.增大H+浓度会提高HCOOH的平衡转化率
C.反应②中存在极性键的断裂
D.M-Fe改变了反应历程,但单位体积内活化分子的数目不变
7.理论研究表明,在101kPa和298K下,HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.依据相对能量可知HNC比HCN稳定
B.该异构化反应的
C.降低温度更有利于异构化正反应的进行
D.增大浓度可使反应的平衡常数变大
8.已知:。下列说法正确的是
A.高温条件有利于该反应自发进行
B.该反应达到平衡状态时:
C.工业生产中选择进行该反应是为了提高反应速率及原料的平衡转化率
D.该反应每生成可释放热量,工业上利用热交换器将放出的热量来预热反应前的原料气(和),实现能量的循环利用
9.下列实验操作、现象、结论均正确的是
实验操作 实验现象 实验结论
A 向平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体 溶液的颜色变浅 平衡逆向移动
B 对平衡体系2NO2(g)N2O4(g)压缩体积,增大压强 混合气体的颜色变深 平衡逆向移动
C 2mL0.1mol L-1K2Cr2O7溶液中存在:Cr2O+H2O2CrO+2H+,向其中滴加5~10滴6mol L-1NaOH溶液 溶液由橙色变为黄色 平衡正向移动
D CuCl2溶液中存在:[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-[CuCl4]2-(黄色)+4H2O △H>0,对CuCl2溶液加热 溶液由蓝色变为黄色 平衡正向移动
A.A B.B C.C D.D
10.一定温度下,将气体X和Y各0.15mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应2X(g)+Y(g)2Z(g) △H<0。一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如表所示:
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
下列说法正确的是
A.反应前2min的平均速率v(Z)=1.5×10-3mol L-1 min-1
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前:v(逆)>v(正)
C.其他条件不变,起始时向容器中充入气体X和Y各0.30mol,达到平衡时,c(Y)=0.02mol L-1
D.该温度下,上述反应的平衡常数K=400
11.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。现有三个体积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,按如图所示投料,并在条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是
A.容器I、Ⅲ中平衡常数相同
B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率始终相同
C.容器Ⅱ、Ⅲ中的反应达平衡时,SO3的体积分数:Ⅱ>Ⅲ
D.容器I中SO2的转化率与容器Ⅱ中的转化率之和等于1
12.某反应的反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能),下列有关叙述中正确的是
A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能改变该反应的正反应的活化能而对逆反应的活化能无影响
D.右图可表示由KClO3加热制O2反应过程中的能量变化
二、填空题(共10题)
13.铜的两种氧化物在化工生产中都有着重要的用途。
I.CuO可用于制备Cu2O。
已知:①2Cu2O(s)4Cu(s)+O2(g) △H1=+338kJ·mol-1;
②2CuO(s)2Cu(s)+O2(g) △H2=+314kJ·mol-1。
(1)CuO分解生成2molCu2O的热化学方程式为 。
(2)温度为T时,向5L恒容密闭容器中加入80gCuO制备Cu2O,5min时恰好达到平衡,测得容器中Cu2O的物质的量为0.4mol。
①该反应的平衡常数K= 。
②5min时缩小容器容积,重新达到平衡时O2的浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)研究表明,在CuO中加入适量碳粉有利于制得纳米级Cu2O,下列说法正确的是 (填选项字母)。
A.碳与氧气反应放热,加快反应速率 B.生成CO气体,使固体颗粒容易分散
C.CO可以将Cu2O还原为铜粉 D.CO作该反应的催化剂
Ⅱ.CuO可用于冶炼铜(已知:CO的燃烧热△H=—283kJ·mol-1);一定条件下,将1molCuO和0.5molCO加入2L密闭容器中发生反应,t1时达到平衡,t2后改变容器中的条件,用CO表示的反应速率(v)与时间(t)的关系如图所示(三个阶段改变的条件为温度、压强、浓度中的一个)。
(4)t4时改变的条件为 。
(5)M、N、P三点对应状态下,CO的转化率a(M)、a(N)、a(P)的大小关系为 。
14.化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
I.已知 Na2S2O3H2SO4=Na 2SO4 SSO2H2O 。某同学通过测定该反应发生时溶液变 浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响,进行表中 A、B、C、D 四次实验:
反应温度 Na2S2O3 H2SO4 H2O
℃ V(mL) c(mol·L-1) v(mL) c(mol·L-1) V(mL)
A 10 5 0.1 10 0.1 5
B 10 5 0.1 5 0.1 10
C 30 5 0.1 5 0.1 10
D 30 5 0.2 5 0.2 10
(1)利用此反应进行浓度或温度对反应速率影响的实验中,实验以_______(填选项)时开始计 时,到溶液出现浑浊将锥形瓶底部的“+”字完全遮盖时结束计时。
A.放入水浴中 B.溶液混合 C.开始出现浑浊
(2)其中最先变浑浊的是
(3)B 与 D 实验 (填“能”或“否”)说明温度对反应速率的影响
(4)在恒温下,向容积为 2L 的恒容容器中加入一定量的碳单质和 2mol H2O (g),发生反应:CsH2Og COgH2g。2min后,容器的压强增加了20%,则 2min内H2O 的平 均反应速率为 mol/( Lmin)。经过一段时间后达到平衡,下列说法正确的是 。
A.增加碳单质的量,可以加快该反应速率
B.2min 时,CO 的体积分数为 1/6
C.2min 时, H2O 的转化率为 20%
D.当混合气体的平均摩尔质量不再变化时可以判断该反应达到了平衡
15.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= 。
16.在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:回答下列问题:
T/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。此温度下加入2molCO2(g)和2molH2(g),充分反应,达到平衡时,H2的转化率为 。
(4)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为:CO2(g)为2 mol/L,H2(g)为2mol/L,CO(g)为1mol/L,H2O(g)为3mol/L,则正、逆反应速率的关系为v(正) v(逆)(填<、>、或=)
17.工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。
(1)平衡常数的表达式K=
(2)向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),某温度时测得部分数据如下表。
t/min 0 1 2 3 4
n(H2O)/mol 1.20 1.04 0.90 0.70 0.70
n(CO)/mol 0.80 0.64 0.50 0.30 0.30
则从反应开始到2min时,用H2表示的反应速率为 ;该温度下反应的平衡常数K= (小数点后保留2位有效数字)。
(3)已知该反应在不同的温度下的平衡常数数值分别为
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 1.67 1.19 1.00 0.60 0.38
①根据表中的数据判断,该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②800℃,向2L恒容密闭容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g),此时v正 v逆 (填“>”“<”或“=”)。
18.Ⅰ.在2 L密闭容器内,800 ℃时发生反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),体系中n(NO)随时间的变化如表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)如图所示,表示NO2浓度变化的曲线是 (填字母)。
(2)800 ℃,反应达到平衡时,NO的消耗量为 mol。
(3)用O2表示0~2 s内该反应的平均速率v= 。
Ⅱ.将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) =2NH3(g)+CO2(g)。
(4)下列不能说明该分解反应已经达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.2v生(NH3)=v耗(CO2)
B.密闭容器中气体的总物质的量不变
C.容器中CO2与NH3的物质的量之比保持不变
D.密闭容器中总压强保持不变
E.气体中形成6个N—H键的同时有2个C=O键断裂
(5)能使该反应的反应速率增大的是_______(填字母)。
A.及时分离出CO2气体
B.适当升高温度
C.加入少量NH2COONH4(s)
D.选择高效催化剂
(6)如图所示,上述反应中断开反应物中化学键吸收的能量 形成生成物中化学键放出的能量(填“大于”“等于”或“小于”)。
19.回答下列问题。
(1)某学习小组同学研究过氧化氢溶液与氢碘酸反应,查到一组室温下的实验数据,如下表所示:
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c(H2O2) mol/L 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI) mol/L 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
从混合至溶液出现棕黄色的时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
回答下列问题:
①过氧化氢与氢碘酸反应的化学方程式为 。
②该反应的速率方程可表示为,对比表中数据可知a= ,b= 。
③该小组同学将实验④的温度升高,发现加热到一定温度下,溶液出现棕黄色所需时间变长,可能的原因是 。
(2)工业上用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染,反应原理为:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867.0 kJ·mol-1。一定比例的甲烷和二氧化氮的混合气在装有催化剂的反应器中反应一段时间。体系中二氧化氮的转化率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
①温度为470K时,图中P点 (填“处于”或“不处于”)平衡状态。判断理由是 。490K之后,二氧化氮的转化率随温度升高而减小的原因可能是 。
A.催化剂的活性降低 B.平衡常数变大 C.反应活化能增大
②为提高反应中的二氧化氮的转化率,有人提出可以采取在恒压条件下充入稀有气体,解释其原因: 。
20.已知:= -60kJ·mol-1合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在t=250℃下的、在下的如图所示。
(1)加压有利于提高甲醇的产率,但实际生产中压强控制为30MPa而不是更大的原因 ;
(2)图中对应恒温条件下反应过程的曲线是 ,判断的理由是 ;
(3)当=0.03时,的平衡转化率= (保留一位小数),由恒压条件下的曲线判断此时的反应温度可能是 ℃。
21.I.科学家已实现反应。
某研究小组在三个容积均为5L的恒容密闭容器中,分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO,在三种 不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间变化如图所示。
(1)①与实验II相比,实验I和实验III分别仅改变一种反应条件,所改变的条件分别为:实验I ,实验III 。
②三组实验中CO的平衡转化率、和的大小关系为 。
③实验III的平衡常数 。
II.已知分解成水和氧气放出热量,在少量作用下,常温时能剧烈分解,分解的机理分为两步基元反应,第一步为:(慢反应,)、第二步略(快反应)。
(2)请补充第二步反应方程式: 。
(3)在如图中分别画出无加入和有加入的反应能量变化示意图(大致曲线) 。
22.氮的氧化物是大气污染物之一,用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。
(1)已知:
①则反应的 ;(用、、表示)
②在一个恒温恒容的密闭容器中发生反应,能表明已达到平衡状态的标志有 。
A.混合气体的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 D.气体的总质量
E. F.内生成同时消耗
(2)向容积为的密闭容器中加入活性炭(足量)和,发生反应,和的物质的量变化如下表所示。
条件 保持温度为/℃
时间 0 5min 10min 15min 20min 25min 30min
物质的量 2.0 1.4 1.0 0.70 0.50 0.40 0.40
物质的量 0 0.3 0.50 0.65 0.75 0.80 0.80
①内,以表示的该反应速率 ,最终达平衡时的转化率 ,该温度℃下的平衡常数 。
②保持温度℃不变,向该密闭容器中加入该四种反应混合物各,该时刻,正、逆反应速率的大小关系为: (填“>”“<”或“=”)。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】降低温度时,活化分子的百分数降低,v正、v逆都减小,由于正反应放热,温度降低,平衡向放热的方向移动,会使平衡正向移动,答案选D。
2.D
【详解】A.由图1知,氮气和氢气的能量大于氨气的能量,所以由氮气和氢气生成氨气是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,该反应的平衡常数减小,A正确;
B.,,B正确;
C.当缩小容器的体积,气体的压强增大,导致平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,氮气的物质的量减少,所以曲线d符合,C正确;
D.相同温度下,一定量氮气时,氢气的浓度越大,平衡向正反应方向移动导致氮气的转化率越大,所以图3中a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是c点,D错误;
故选D。
3.B
【分析】结合化学方程式,由图可知,0~2min 内,a曲线的变化量为Ⅰ变化量的一半,则a为X浓度、Ⅰ为Y的浓度变化。
【详解】A.催化剂只是改变反应速率,由图可知,在无催化剂条件下,反应也能进行,故A错误;
B.催化剂I比催化剂Ⅲ催化效果好,说明催化剂I使反应活化能更低,反应更快,故B正确;
C.a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化,故C错误;
D.使用催化剂Ⅲ时,在0~2min 内,Y的浓度变化了2.0mol/L,则,由速率之比等于系数比,,故D错误;
故答案选B。
4.D
【详解】A.T1温度下,平衡时v正=v逆,反应的平衡常数K==,A正确;
B.温度升高,正逆反应速率均增大,k正和k逆均增大,B正确;
C.若该转化过程为吸热反应,即>0,Ea(正)-Ea(逆) >0,则活化能Ea(正)>Ea(逆),C正确;
D.该反应气体分子数始终不变,在恒容的密闭容器中,压强始终不变,故不能以压强不再变化判断是否达到平衡状态,D错误;
故选D。
5.B
【详解】A.由图可知,NH3在过程①中变为NH2,NH2在过程②中变为NH,则过程①②均有N-H键断裂,故A正确;
B.由图可知,NH失去电子结合OH-,转变为N和H2O,则过程③的电极反应式为:NH-e-+OH-=N+H2O,故B错误;
C.过程④中形成N≡N键,则过程④中有非极性键形成,故C正确;
D.使用催化剂该反应的焓变不变,可以降低活化能加快反应的速率,故D正确;
故选B。
6.C
【详解】A.由图可知,反应①中甲酸提供氢离子、M-Fe结合氢离子,各元素化合价没有改变,不是氧化还原反应,A错误;
B.增大H+浓度会抑制甲酸的电离,不利于提高HCOOH的平衡转化率,B错误;
C.反应②中甲酸根离子生成二氧化碳,存在碳氢极性键的断裂,C正确;
D.M-Fe改变了反应历程,降低了反应的活化能,单位体积内活化分子的数目增加,D错误;
故选C。
7.B
【详解】A.HCN相对能量为0.0,HNC的相对能量为:59.3kJ mol-1,能量越低越稳定,HCN的能量低于HNC的能量,HCN能量低更稳定,所以HCN比HNC稳定,故A错误;
B.反应热为生成物总能量减去反应物总能量,△H=59.3kJ mol-1-0.0kJ mol-1=+59.3kJ mol-1,故B正确;
C.该反应是吸热反应,降低温度平衡逆向移动,不利于异构化正反应的进行,故C错误;
D.温度不变,平衡常数不变,则增大浓度平衡常数不变,故D错误;
故选:B。
8.D
【详解】A.△H<0、△S<0,根据,低温条件有利于该反应自发进行,故A错误;
B.用不同物质表示的速率比等于系数比,任意状态时,故B错误;
C.正反应放热,低温条件有利于平衡正向进行,工业生产中选择进行该反应是为了提高反应速率,故C错误;
D.该反应每生成可释放热量,工业上利用热交换器将放出的热量来预热反应前的原料气(和),实现能量的循环利用,故D正确;
选D。
9.C
【详解】A.的离子方程式为,KCl固体不影响平衡移动,A错误;
B.对平衡体系压缩体积,增大压强,平衡正向移动,B错误;
C.溶液中存在,为橙色,为黄色,滴加5~10滴NaOH溶液,平衡正向移动,溶液由橙色变为黄色,C正确;
D.对溶液加热,平衡正向移动,溶液变为黄绿色或绿色,D错误;
故答案为:C。
10.D
【详解】A.v(Y)==1.5×10-3 mol·L-1·min-1,v(Z)= 2 v(Y)=3.0×10-3 mol·L-1·min-1,故A错误;
B.其他条件不变,降低温度,平衡正向移动,反应达到新平衡前:v(逆)C.气体X和气体Y各0.15 mol,达到平衡时,n(Y)= 0.10mol,该反应是气体计量系数减小的反应,则X和气体Y各0.30 mol,相当于加压,则此时平衡正向移动,平衡时n(Y)>0.20 mol,c(Y)>0.02mol L-1,故C错误;
D.该温度下此反应的平衡常数:K==400,故D正确。
故选D。
11.C
【详解】A.A装置向正反应方向进行,,Ⅲ装置向逆反应方向进行,,因此两者的平衡常数不同,故错误;
B.Ⅱ是恒温恒容状态,Ⅲ是恒压状态,反应向逆反应方向进行,反应中气体物质的量增大,则Ⅱ的压强大于Ⅲ,Ⅱ的化学反应速率大于Ⅲ,故错误;
C.结合选项B可知,Ⅱ平衡等效与Ⅲ增压平衡右移,因此SO3的体积分数:Ⅱ>Ⅲ,故正确;
D.如果I是恒容恒温状态,和Ⅱ是等效平衡,SO2的转化率之和等于1,但I是绝热容器,正反应是放热反应,SO2转化率降低,两者转化率之和小于1,故错误。
选C。
12.D
【详解】A.根据图象,反应物总能量小于生成物的总能量,即此反应是吸热反应,A错误;
B.催化剂降低活化能,对焓变无影响,B错误;
C.催化剂降低活化能,正反应和逆反应的活化能都降低,C错误;
D.氯酸钾受热分解是吸热反应,D正确;
故选D。
13. 4CuO(s) 2Cu2O(s) +O2(g) △H=+314 kJ/mol×2-338 kJ/mol= +290 kJ/mol 0.04mol/L 不变 AB 增加CO浓度、增大容器容积(或减小压强)、升高温度 a(M)=a(N)>a(P)
【分析】(1)根据盖斯定律②×2-①得4CuO(s) 2Cu2O(s) +O2(g) ;
(2)①由信息,达到平衡时, K=c(O2);
②由于平衡常数只与温度有关,根据K=c(O2)得,缩小容器容积,平衡常数不变,重新达到平衡时O2的浓度不变;
(3)碳与氧气反应放热,升高温度,反应速率加快,A项正确;气体生成容品使固体分散,有利于制得纳米级Cu2O,B项正确;CO将Cu2O还原为铜粉降低Cu2O的产率,C项错误;CO不是该反应的催化剂,D项错误;
Ⅱ.(4)由图中信息,t1、t2、t3时改变的条件分别为增加CO浓度、增大容器容积(或减小压强)、升高温度;
(5)t2时,增加CO浓度,但该反应为气体分总数相等的反应,平衡时CO的转化率不变;t4时增大容器容积(或减小压强),平衡不移动,平衡时CO的转化率不变;由反应2CuO(s)=2Cu(s)+O2(g) △H=+314kJ·mol-1和2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-565kJ·mol-1 得CuO(s)+CO(g) Cu(s)+CO2(g) △H=-126 kJ·mol-1,该反应放热,故t3时升高温度,平衡逆向移动,平衡时CO的转化率减小,由此可以求得大小关系。
【详解】(1)根据盖斯定律②×2-①得4CuO(s) 2Cu2O(s) +O2(g) △H=+314 kJ/mol×2-338 kJ/mol= +290 kJ/mol;
(2)①由信息,达到平衡时,Cu2O的物质的量为0.4mol,则参加反应的CuO的物质的量为0.8mol,生成O2的物质的量为0.2mol,K=c(O2)=0.2mol/5L=0.04mol/L;②由于平衡常数只与温度有关,根据K=c(O2)得,缩小容器容积,平衡常数不变,重新达到平衡时O2的浓度不变;
(3)碳与氧气反应放热,升高温度,反应速率加快,A项正确;气体生成容品使固体分散,有利于制得纳米级Cu2O,B项正确;CO将Cu2O还原为铜粉降低Cu2O的产率,C项错误;CO不是该反应的催化剂,D项错误;故选AB;
Ⅱ.(4)由图中信息,t1、t2、t3时改变的条件分别为增加CO浓度、增大容器容积(或减小压强)、升高温度;
(5)t2时,增加CO浓度,但该反应为气体分总数相等的反应,平衡时CO的转化率不变;t4时增大容器容积(或减小压强),平衡不移动,平衡时CO的转化率不变;由反应2CuO(s)=2Cu(s)+O2(g) △H=+314kJ·mol-1和2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-565kJ·mol-1 得CuO(s)+CO(g) Cu(s)+CO2(g) △H=-126 kJ·mol-1,该反应放热,故t3时升高温度,平衡逆向移动,平衡时CO的转化率减小,则M、N、P三点对应状态下,CO的转化率a(M)、a(N)、a(P)的大小关系为a(M)=a(N)>a(P)。
14.(1)B
(2)D
(3)不能
(4) 0.1 BCD
【分析】利用控制变量法进行分析时,只保持一个量为变量,其它量相同,化学反应速率的计算根据 或者进行计算。
(1)
(1)利用此反应进行浓度或温度对反应速率影响的实验中,为了提高测量的准确度,应该在溶液混合时开始计时,故填B;
(2)
(2)四组实验中C和D的温度比A和B的反应温度高,速率较快,其中D的浓度较大,反应速率快,所以最先出现浑浊的是D,故填D;
(3)
(3)实验B和D中,除了温度不同以外,其中浓度也不相同,所以不能说明温度对反应速率的影响,故填不能;
(4)
(4)设2min后消耗的水的物质的量为x mol,根据题意建立三段式:
2min后容器内的压强增加了20%,该反应在恒容恒温条件下进行,由,可知,压强与物质的量成正比,即,其中,,代入得,解得x=0.4mol,则水的平均反应速率为;A.碳为固体,增加固体的量对反应速率无影响,故A错误;B.2min时,CO的物质的量为0.4mol,H2O的物质的量为2-0.4=1.6mol,H2的物质的量为0.4mol,则CO的体积分数为,故B正确;C.2min时水的转化率为,故C正确;D.该反应为分子数增大的反应,气体的质量和物质的量均为变量,且变化量不相等,根据,可知M为变量,即M可作为平衡的标志,故D正确,故填、BCD。
15.(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。
16. c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) 吸 830 50% >
【详解】(1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数表达式K=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2),因此,本题正确答案是:c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2);
(2)根据图表可知随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明该反应属于吸热反应;答案:吸。
平衡状态是指正逆反应速率相等,各物质的量不再改变的状态。针对该反应两边气体系数相同,反应过程中各物质的总物质的量是定值,总压强也是定值,不能做为平衡判断的标志,而d项只是一个特例,与是否平衡没有关系
(3)由c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),可知K=1,由表中数据可查得为830℃; 此温度下加入2molCO2(g)和2molH2(g),充分反应,达到平衡时,
由反应CO2(g) + H2(g) CO(g)+ H2O
起始量: 2/v 2/v 0 0
变化量 x x x x
平衡量 2/v-x 2/v-x x x
K=x2/(2/v-x)2=1,解得x=1/v ,H2的转化率=1/2100=50; 答案:830; 50。
(4)由图表可知:800℃时,K=0.9,由反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,Q=13/22=0.75<0.9,所以平衡应正向移动,v(正)>v(逆0);答案:>。
17. 0.15 mol·L-1·min-1 1.19 放热 <
【分析】(1)平衡常数的表达式K=;
(2)根据表格,计算2min内CO的反应速率,根据反应速率之比等于反应计量系数之比,则v(H2)=v(CO);反应进行到3min时,反应达到平衡状态,列三段式计算解答;
(3)①升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,据此分析判断。
②根据题中数据列式计算Qc,与同温度下的平衡常数K比较,判断反应进行的方向,进而确定正逆反应速率的大小。
【详解】(1)已知反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),平衡常数的表达式K==;
(2)根据表格,则从反应开始到2min时,CO的物质的量的变化量为0.3mol,体积为1L,则CO的物质的量浓度的变化量为0.3mol/L,2min 内,v(CO)==0.15 mol·L-1·min-1.,反应速率之比等于反应计量系数之比,则v(H2)=v(CO)=0.15 mol·L-1·min-1;
反应进行到3min时,反应达到平衡状态,列三段式:
则平衡常数K=≈1.19;
(3)①由表格数据可知,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应;
②800℃,向2L恒容密闭容器中充入1molCO(g)、1molH2O(g)、2molCO2(g)、2molH2(g),则Qc=,800℃时,K=1.19,则Qc>K,平衡向逆向移动,则v正<v逆。
【点睛】浓度商Qc是反应物的浓度幂之积与生成物的浓度幂之积的比值,若Qc大于K,平衡会逆向移动,若Qc小于K,平衡会正向移动,若Qc等于K,平衡不移动。
18.(1)b
(2)0.013
(3)1.5×10-3mol·L-1·s-1
(4)AC
(5)BD
(6)大于
【详解】(1)根据题表可知,随着反应的进行,一氧化氮的物质的量逐渐减小,则反应向正反应方向进行,二氧化氮的物质的量逐渐增大,当反应达到平衡状态时,参加反应的n(NO)=(0.020-0.007)mol=0.013mol,根据反应方程式知,平衡状态时生成的n(NO2)等于参加反应的n(NO),所以n(NO2)=0.013 mol,c(NO2)==0.0065mol·L-1,可知表示NO2浓度变化的曲线是b;
(2)由表格数据可知,3 s时达到平衡,参加反应的n(NO)=(0.020-0.007)mol=0.013mol;
(3)0~2 s时,v(NO)==0.003 mol·L-1·s-1,同一化学反应中同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,所以用O2表示的平均速率v(O2)=v(NO)=0.0015mol·L-1·s-1;
(4)A.只有表明正反应速率等于逆反应速率时,才可以判断反应达到平衡,v生(NH3)为正反应速率,v耗(CO2)为逆反应速率,达到平衡时,v生(NH3)=2v耗(CO2),A符合题意;
B.该反应是气体总物质的量增大的反应,当气体总物质的量不变时可以说明反应达到了平衡,B不符合题意;
C.不管反应是否达到平衡,容器中CO2与NH3的物质的量之比恒为1∶2,C符合题意;
D.该反应是气体体积增大的反应,容器体积不变,当气体压强不变时,反应处于平衡状态,D不符合题意;
E.气体中形成6个N—H键即生成2个NH3,有2个C=O键断裂即消耗1个CO2,正反应速率等于逆反应速率,说明达到平衡状态,E不符合题意。
故选AC。
(5)加快反应速率的方法有增大反应物浓度(除纯液体和固体外)、升高温度、添加催化剂等,故选BD;
(6)由题图可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,该反应为吸热反应,对于吸热反应来说,断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量。
19.(1) H2O2+2HI=I2+2H2O 1 1 温度升高后,过氧化氢分解造成浓度降低使反应速率减慢
(2) 不处于 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 A 恒压充入稀有气体后体积增大,反应体系中各组分气体分压降低,平衡向正反应方向移动
【详解】(1)①过氧化氢与氢碘酸发生氧化还原反应,过氧化氢作氧化剂,氢碘酸作还原剂,生成碘和水,化学方程式为H2O2+2HI=I2+2H2O。
②该反应的速率方程可表示为,对比表中实验①④与①②的数据,c(H2O2)浓度增大二倍,或c(HI)浓度增大二倍,反应时间都缩短一半,由此可知,a=1,b=1。
③该小组同学将实验④的温度升高,发现加热到一定温度下,溶液出现棕黄色所需时间变长,则表明反应物的浓度有所减少,只能为H2O2的浓度减小,可能的原因是:温度升高后,过氧化氢分解造成浓度降低使反应速率减慢。
(2)①470K之后,升高温度,二氧化氮的转化率继续增大,则表明温度为470K时,图中P点不处于平衡状态。判断理由是:该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低。从图中可以看出,490K之后,催化活性降低,则二氧化氮的转化率随温度升高而减小的原因可能是催化剂的活性降低,故选A。
②为提高反应中的二氧化氮的转化率,有人提出可以采取在恒压条件下充入稀有气体,则反应物浓度减小,平衡正向移动,解释其原因:恒压充入稀有气体后体积增大,反应体系中各组分气体分压降低,平衡向正反应方向移动。
【点睛】催化剂对反应速率的影响远大于温度对反应速率的影响。
20.(1)压强过大对设备要求过高,会增加生产成本
(2) a 正反应为气体系数减小的反应,随着压强增大,平衡正向移动,x(CH3OH)增大
(3) 11.3% 280
【分析】该反应正反应为气体系数减小,增大压强平衡正向移动,甲醇的物质的量分数增大,对应曲线a;该反应正反应为放热,升高温度平衡逆向移动,甲醇的物质的量分数减小,对应曲线b。
【详解】(1)压强过大对设备要求过高,会增加生产成本,实际生产中压强控制为30Mpa。
(2)该反应是正反应为气体系数减小的反应,随着压强增大,平衡正向移动,x(CH3OH)增大,由图中曲线可知,a线符合这个趋势。
(3)设当=0.03时其生成了xmol,起始物,,依据题意有:
=0.03,即 ,解得x= ,的平衡转化率;由恒压条件下的曲线是曲线b,判断此时的反应温度可能是280℃。
21.(1) 升温 加入催化剂 => 17150
(2)H2O2+IO-→H2O+O2↑+I-
(3)
【详解】(1)①对比实验I、实验II可知,I到达平衡时间缩短且起始压强增大,应是升高温度,对比实验II、实验III可知,平衡时压强不变,III到达平衡时间缩短,改变条件反应速率加快、平衡不移动,应是使用催化剂。
②依据①中分析可知,实验II、实验III相比,平衡不移动,CO转化率不变,即=,实验I、实验II相比,I中温度高,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO转化率减小,即>,因此转化率为=>。
③设CO的转化量为xmol/L,列三段式:
恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比、等于浓度之比,结合图中数据有=,解得x=0.07,则平衡时NO浓度为0.01mol/L、CO浓度为0.01mol/L、氮气浓度为0.035mol/L、二氧化碳浓度为0.07mol/L,实验III平衡常数K==17150。
(2)过氧化氢分解的总反应为:2H2O2=2H2O+O2↑,反应分两步进行,第一步反应为:,第二步反应为总反应减去第一步反应,为:H2O2+IO-→H2O+O2↑+I-。
(3)该反应为放热反应,反应物的总能量比生成物的总能量高,碘离子为该反应的催化剂,能降低反应的活化能,但不改变焓变,而第一步为慢反应、第二步为快反应,则第一步的活化能比第二步高,用图示表示无加入I 和有加入I 的反应能量变化为:。
22.(1) AC
(2) 80% 4 >;
【详解】(1)①已知:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
根据盖斯定律可知ⅱ×2-ⅰ-ⅲ即得到,所以该反应的;
②A.该反应是气体体积减小的反应,随着反应进行,混合气体的压强减小,当混合气体的压强保持不变,说明反应达到平衡状态,故A正确;
B.根据质量守恒,混合气体的质量始终不变,容器体积不变,则气体的密度始终不变,当气体的密度不再改变,不能表明反应已达到平衡状态,故B错误;
C.根据质量守恒,混合气体的质量始终不变,该反应是气体物质的量减小的反应,随着反应进行,混合气体的平均相对分子质量增大,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,表明反应已达到平衡状态,故C正确;
D.根据质量守恒,混合气体的质量始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故D错误;
E.才能说明反应达到平衡状态,故E错误;
F.tmin内生成1molN2同时消耗2molCO2才能说明反应达到平衡状态,故F错误;
故答案为:AC;
(2)①0~5min内,Δn(NO)=2.0mol-1.4mol=0.6mol,则Δn(CO2)=0.5×0.6mol=0.3mol,浓度是0.15mol/L,则v(CO2)=0.15mol/L÷5min=0.03mol/(L min);根据表格数据,列化学平衡三段式(单位是mol),则
最终达平衡时NO的转化率a=×100%=80%,K==4;
②保持温度T℃不变,向该2L密闭容器中加入该四种反应混合物各2mol,浓度均是1mol/L,Qc==1<4,所以反应正向进行,v正(NO)>v逆(NO)。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页