2.2化学平衡同步练习题
一、选择题
1.一定条件下,将3molX和1molY混合于2L恒容的密闭容器中,发生反应:。2min末该反应达到平衡,生成W的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是
A.当混合气体的密度不再改变时,该反应达到平衡状态
B.2min后,升温会使正反应速率增大,逆反应速率减小
C.从1min到2min过程中,气体的压强没有变化
D.反应过程中X和Y的转化率之比为3∶1
2.在容积固定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),下列可以说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
B.NO、O2、NO2的物质的量浓度之比为2:1:2
C.混合气体的颜色不再改变
D.混合气体的密度不再改变
3.在一恒温密闭容器中,充入一定量的A、B、C,发生反应,在不同的压强下达到平衡,测得平衡时B的体积分数与压强的关系如图所示,下列有关叙述错误的是
A. B.平衡常数:
C.X点时, D.Q、P分别为X、Y对应压强下的平衡点
4.硫在不同温度下的状态和分子结构不同,单质硫环状分子的结构如图。把硫加热超过其熔点就变成黄色流动的液体;433K以上液体硫颜色变深,黏度增加;523K以上黏度下降;717.6K时硫变为蒸气,蒸气中存在:,温度越高,蒸气的平均相对分子质量越小。下列说法错误的是
A.、、、互为同素异形体,其相互转化为化学变化
B.温度越高,蒸气中的含量越高
C.分子中,原子数与共价键数之比为1∶1
D.433K以上液体硫颜色变深,黏度增加,可能与环状结构变为无限长链状结构有关
5.变化观念与平衡思想是化学学科核心素养之一,下列实验事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.久置的氯水黄绿色会褪去
B.工业合成氨过程中及时分离出氨气,有利于提高原料转化率
C.木炭粉碎后与反应,速率更快
D.热的纯碱溶液除油污效果好
6.下列事实可以用勒夏特列原理解释的是
A.高锰酸钾(KMnO4)溶液加水稀释后颜色变浅 B.使用催化剂,提高合成氨的生产效率
C.新制的氯水在光照条件下颜色变浅 D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深
7.下列有关平衡常数的说法中,正确的是
A.改变条件,反应物的转化率增大,平衡常数一定增大
B.反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,升高温度该反应的平衡常数增大
C.对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数相等
D.平衡常数为K=的反应,化学方程式为CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)
8.体积恒定的密闭容器中发生反应: ,其他条件不变时,下列说法正确的是
A.升高温度可使平衡正向移动
B.增大压强可使化学平衡常数增大
C.移走可提高CO的平衡转化率
D.使用催化剂可提高NO的平衡转化率
二、非选择题
9.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),是工业制硫酸的主要反应之一。
(1)该反应过程的能量变化如图所示:
由图中曲线变化可知,该反应为____(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)在2L绝热密闭容器中投入2 mol SO2和b mol O2,下图是部分反应物与生成物随时间的变化曲线。
①0-10min内,v(SO3)=___。
②反应达到平衡时,SO2的转化率为____。若加入催化剂___(填“能”或“不能”)改变SO2的转化率。
③下列情况能说明该反应达到化学平衡的是___。
A v(SO3)=v(SO2)
B 混合气体的密度保持不变
C t时刻,体系的温度不再发生改变
D 混合气体的总物质的量不再改变
E SO2、O2、SO3的物质的量之比达到2:1:2
10.对于CO+H2O(g)CO2+H2,已知700℃时,平衡常数K=1.67.若在反应中加入CO、H2O(g)、CO2、H2的浓度均为1mol/L,试判断该反应进行的方向___________。
11.氨基甲酸铵()是一种重要的化工原料,可用作化学肥料、灭火剂洗涤剂等。某化学兴趣小组用以下装置模拟工业原理制备氨基甲酸铵。
已知:①制取氨基甲酸铵反应为: 。
②氨基甲酸铵易分解、易吸水,溶于水后生成碳酸氢铵和一水合氨。
③四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
回答下列问题:
(1)若用如图所示装置制取氨气,你所选择的试剂是_______。
(2)液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______,尾气处理装置中的试剂是_______。
(3)三颈烧瓶需用冰水浴冷却,其目的是_______。
(4)液体中产生较多晶体悬浮物时,即停止反应,从三颈烧瓶中分离出粗产品的操作是_______。
(5)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭真空容器中(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平衡:。可以判断该反应已经达到平衡的是_______。
A.
B.容器中总压强不变
C.容器中混合气体的平均相对分子质量不变
D.容器中氨气的体积分数不变
(6)因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.173g,用足量石灰水充分反应后,使碳元素全部转化为碳酸钙,经过滤、洗涤、干燥后称量,测得质量为1.500g。样品中氨基甲酸铵的质量分数是_______。(计算结果保留四位有效数字)[、]
12.I.某同学设计下图简易装置测定中和热。回答下列问题:
(1)该装置中缺少的仪器是___________。碎泡沫的作用:______
(2)50 mL 0.10 mol/L的盐酸与50 mL 0.11 mol/L的NaOH溶液混合后,测得反应放出的热量为285J,则中和热△H=___________。若将盐酸换成醋酸,会导致测定结果偏___________(填小或者大)若将环形玻璃搅拌棒换为金属搅拌棒,则测得反应放出的热量将___________(填“偏多”“偏少”或“不变”)。
II.氮是地球上含量丰富的一种元素,其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(3)如图是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 1 mol CO2(g)和 1 mol NO(g)过程中能量变化示意图。
①该反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
②请写出反应的热化学方程式___________。
③若在该反应体系中加入催化剂对反应热___________(填“有”或“没有”)影响。
(4)已知,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH = 56.9 kJ/mol。该反应正向是___________反应。(填放热或吸热)在乙烧杯中投入一定量的CaO固体,此烧杯中NO2球的红棕色变深。说明CaO与水反应是___________反应(填吸热或者放热)
【参考答案】
一、选择题
1.A
解析:A.Z为固体,反应前后气体的密度是变量,因此当混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态,故A正确;
B.升温正、逆反应速率都增大,故B错误;
C.从到过程中,生成固体Z,且化学计量数减小,气体压强会减小,故C错误;
D.将和两种气体混合于固定容积为的密闭容器中,A和B是按照化学计量数之比3:1通入的,所以反应过程中X和Y的转化率之比为1∶1,故D错误;
故答案选A。
2.C
解析:A.无论反应是否到达平衡,单位时间内生成n mol O2的同时一定生成了2n mol NO,A错误;
B.NO、O2、NO2的物质的量浓度之比为2:1:2不能表明各组分含量不再发生改变,不能说明该反应是否到达平衡,B错误;
C.NO和O2是无色气体,NO2是红棕色气体,容器体积不改变,所以该反应是颜色发生改变的反应,当混合气体的颜色不再改变,说明各组分含量不再改变,说明反应到达了平衡,C正确;
D.该反应混合气体总质量一直不变,容器总体积也不变,即该体系混合气体的密度一直不改变,不能判断反应是否到达平衡,D错误;
答案选C。
3.D
解析:A.由图可知,增大压强,B的平衡体积分数减小,说明,故A正确;
B.平衡常数只与温度有关,所以,故B正确;
C.比较X和P点,P点处于平衡状态,从X到P,B的体积分数增大,所以反应正向进行,,故C正确;
D.X、Y对应压强下的平衡点应该是P、Q,故D错误;
故答案选D。
4.B
解析:A.同素异形体是由同种元素形成的不同单质,、、、互为同素异形体;同素异形属于不同的物质,之间的转化为化学变化,A正确;
B.温度越高,蒸汽的平均相对分子质量越小,故含量越低,B错误
C.分子中,原子数与共价键数均为8,C正确
D.433K以上腋体硫颜色变深,黏度增加,可能与环状结构变为无限长链状结构有关,D正确
故选B。
5.C
解析:A.氯水中存在平衡Cl2+H2O HCl+HClO,HClO见光易分解,平衡正向移动,所以久置的氯水黄绿色会褪去,能用平衡移动原理解释,故A不选;
B.工业合成氨过程中及时分离出氨气,导致生成物浓度减小,平衡正向移动,有利于提高原料转化率,能用平衡移动原理解释,故B不选;
C.木炭粉碎后,加大接触面积,加快反应速率,不能用勒夏特列原理解释,故C选;
D.升高温度促进纯碱水解导致溶液碱性增强,则除油污效果更好,可以用勒夏特列原理解释,故D不选;
故选:C。
6.C
解析:A.高锰酸钾(KMnO4)溶液中加水稀释,浓度降低,颜色变浅,和平衡移动无关系,不能用勒夏特列原理解释,A不合题意;
B.催化剂不能改变平衡状态,只能改变反应速率,不能适用于勒夏特列原理,B不合题意;
C.光照使次氯酸分解,促进氯气和水的可逆反应向右进行,可以用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.H2和I2反应生成HI时气体总体积不变,改变压强平衡不移动,颜色变深是因为单质碘的浓度增大引起的,不能适用于勒夏特列原理,D不合题意;
故选C。
7.D
解析:A.改变条件,反应物的转化率增大,若温度不变,则平衡常数不变,A项错误;
B.正反应是放热反应,温度升高,反应逆向进行,K变小,B项错误;
C.对于给定的可逆反应,温度一定时,因K正·K逆=1,只有平衡常数等于1时,其正、逆反应的平衡常数才相等,C项错误。
D.化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应达平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,所以若平衡常数为K=,则化学方程式为CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),D正确。
答案选D。
8.C
解析:A.反应是放热反应,升高温度可使平衡逆向移动,故A错误;
B.平衡常数只受温度影响,增大压强可使化学平衡常数不变,故B错误;
C.移走,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,故C正确;
D.催化剂不改变平衡状态,不能提高NO的平衡转化率,故D错误;
故选C。
二、非选择题
9. 放热 0.05 mol L﹣1 min﹣1 70 % 不能 C、D
解析:(1)由图可知,反应物能量大于生成物能量,该反应为放热反应,故本题答案为:放热;
(2)①由图可知,10min时生成三氧化硫是1mol,浓度为0.5mol/L,则 ,故本题答案为:0.05 mol L﹣1 min﹣1;
②反应达到平衡时生成三氧化硫是1.4mol,则根据2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)可知,消耗二氧化硫是1.4mol,SO2的转化率为=70%,加入催化剂,不改变化学平衡,故不能改变转化率,所以本题答案为:70%;不能;
③A项,v(SO3)=v(SO2),没有指明反应的方向,不能说明反应达平衡状态,故不选A项;
B项,密度是混合气体的质量与容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此,混合气体的密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故不选B项;
C项,由于是绝热密闭容器,则t时刻,体系的温度不再发生改变时说明正逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,故选C项;
D项,正反应是体积减小的可逆反应,则混合气体的总物质的量不再改变时说明正逆反应速
率相等,反应达到了平衡状态,故选D项;
E项,SO2、O2、SO3的物质的量之比达到2:1:2时,不一定达到了平衡状态,故不选E项;
故本题答案为:C、D。
【点睛】在利用速率判断平衡时,必须有v(正)和v(逆),同种物质相等,不同物质等于系数之比。
10.该反应正向进行。
解析:浓度商11.(1)浓氨水与氢氧化钠固体(CaO、碱石灰)
(2) 通过观察气泡,调节NH3与CO2的通入比例 浓硫酸
(3)防止氨基甲酸铵分解;促进生成氨基甲酸铵反应正向移动,提高反应物的转化率
(4)过滤
(5)B
(6)79.80%
解析:(1)此装置是固体和液体不需要加热制取气体,因此制备氨气,可以选用:浓氨水和NaOH固体,浓氨水和CaO、浓氨水和碱石灰,利用NaOH、CaO与水放出大量的热,使氨水分解产生NH3。
(2)NH3和CO2都是无色气体,为了减少原料的浪费,通过石蜡鼓泡瓶观察气泡,调节,NH3和CO2的通入比例,达到最大转化;该反应尾气为氨气和二氧化碳,其中氨气有毒,需要尾气处理,故a处应接的尾气处理装置中应装有酸液,又由于产物氨基甲酸铵易吸水,故需要用浓硫酸,不能用稀硫酸,防止空气中水蒸气进入三颈烧瓶。
(3)已知2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH<0,反应放热,降低温度可以使平衡正向移动,提高产率,同时,产物氨基甲酸铵易分解,低温下可以防止其分解。
(4)得到产物在CCl4中是悬浮晶体,固液分离需要过滤操作。
(5)A.当v(NH3)正=v(NH3)逆或v(NH3)正= 2v(CO2)逆时,即该反应正反应和逆反应速率相等,已经达到平衡,不能表明正反应和逆反应速率相等,故A错误;
B.随着NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)不断进行,容器中总压强会有变化,当总压强不变时,则能表明气体总的物质的量、各成为的物质的量不再变化,该反应已经达到平衡,故B正确;
C.容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变,因为混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2∶1混合而成,故C错误;
D.容器中混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2∶1混合而成,氨气的体积分数始终为66.67%,故D错误;
答案选B。
(6)样品与足量石灰水充分反应,碳元素全部转化为碳酸钙,所以氨基甲酸铵和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和一水合氨,反应的方程式为H2NCOONH4+Ca(OH)2+H2O=CaCO3↓+2NH3·H2O;设碳酸氢铵为xmol,氨基甲酸铵为ymol,由样品总质量可得:79g/molxmol+78g/molymol=1.173g,又因为n(C)=n(CaCO3)==0.015mol,由碳原子守恒可得:xmol+ymol=0.015mol,解x=0.003,y=0.012,则m(H2NCOONH4)=0.012mol78g/mol=0.936g,则氨基甲酸铵的质量分数==79.80%。
12.(1) 环形玻璃搅拌棒 隔热、保温,减少实验过程中的热量损失
(2) -57.0 kJ/mol 偏大 偏少
(3) 放热 NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234 kJ/mol 没有
(4) 放热 放热
解析:(1)进行中和热测定时,为了使酸、碱溶液充分混合发生反应,同时减少实验过程的热量损失,要使用环形玻璃搅拌棒进行搅拌;
中和热测定关键是做好保温工作,减少实验过程中的热量损失,碎泡沫的作用是隔热、保温,减少实验过程中的热量损失;
(2)HCl与NaOH发生中和反应产生NaCl、H2O,反应方程式为:HCl+NaOH=NaCl+H2O,二者反应的物质的量的比是1:1,50 mL 0.10 mol/L的盐酸与50 mL 0.11 mol/L的NaOH溶液混合后,NaOH溶液过量,反应产生H2O的物质的量乙不足量的HCl为标准计算,n(H2O)=n(HCl)=0.10 mol/L×0.05 L=0.005 mol,测得反应放出的热量为285 J,则该反应的反应热△H=-;
若将盐酸换成醋酸,由于醋酸是弱酸,电离过程会吸收热量,导致反应放出的热量减少,因而使测定结果偏大;
若将环形玻璃搅拌棒换为金属搅拌棒,由于金属导热,使得测定溶液温度偏低,因而使测得反应放出的热量将偏少;
(3)①根据图示可知:该反应的反应物的能量比生成物的能量高,因此发生反应会放出热量,故该反应是放热反应;
②1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成 1 mol CO2(g)和 1 mol NO(g),反应放出热量Q=368 kJ-134 kJ=234 kJ,故该反应的热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234 kJ/mol;
③催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但不能改变反应物、生成物的能量,因此不能改变反应热,即若在该反应体系中加入催化剂,对反应热没有影响;
(4)根据热化学方程式可知:可逆反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH= 56.9 kJ/mol的正反应是放热反应;
在乙烧杯中投入一定量的CaO固体,此烧杯中NO2球的红棕色变深,说明c(NO2)增大,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,根据平衡移动原理,升高温度化学平衡会向吸热的逆反应方向移动,导致c(NO2)增大,因此说明CaO与水反应是放热反应