专题2《化学反应速率与化学平衡》基础练习题
一、单选题
1.对于达到平衡的可逆反应:X+Y W+Z,在t时刻改变某一条件,正、逆反应速率的变化如图所示,下列说法中正确的是
A.可能在t时刻使用了某种催化剂
B.可能在t时刻减小了生成物的浓度
C.若在t时刻升高温度,则该反应的正反应为放热反应
D.若在t时刻增大压强,则X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体
2.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10molCO和一定量的H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g) K=0.1,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是
A.CO、H2S的转化率之比为1:1
B.达平衡后H2S的体积分数为29.4%
C.降低温度,COS浓度减小,表明该反应是放热反应
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H2S、COS、H2各1mol,平衡不移动
3.一定温度下,分别将两种亚硫酸氢盐加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
ⅰ. p1=aPa
ⅱ. p2=bPa
在该温度下,将一定质量的NH4HSO3与NaHSO3加入某密闭容器中,平衡时,三种固体均存在。下列说法不正确的是
A.平衡时,总压为
B.保持恒温、恒压,若向体系中再通入一定量N2,容器内固体的质量将减小
C.保持恒温、恒容,若再通入一定量的NH3,平衡时NH3的物质的量比原平衡大
D.保持恒温将容器体积压缩,再次达平衡后各气体的浓度均保持不变
4.向某恒容密闭容器中充入等物质的量的(g)和(g),发生如下反应:,测得不同温度下(g)的转化率与时间的关系如图所示。其速率方程为:, (k是速率常数,只与温度有关),下列说法错误的是
A.该反应的
B.M点:
C.升高温度,增大的倍数小于增大的倍数
D.时,若平衡体系中,则
5.实验室常用溶于KI溶液配制高浓度碘水,发生反应:,低温条件下可制得。下列说法不正确的是
A.向溶液中加入淀粉溶液,溶液变蓝色
B.向碘水中滴加溶液,溶液酸性增强
C.代替KIO3作食盐加碘剂,高温下可减少碘损失
D.利用上述原理可以除去硫粉中少量的碘单质
6.表中所列是2个反应在不同温度时的化学平衡常数(K)值。
反应 ①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃ 27 2000 25 400 450
K 3.8×10-31 0.1 5×108 0.507 0.152
关于反应①、②的下列说法正确的是
A.①、②都需要在一定条件才能发生,但①是放热反应,②是吸热反应。
B.一定温度下,①、②分别达到平衡,压缩容器体积(加压)均可使N2的转化率增大
C.①、②均实现了“固氮”的过程,其中①比较适合用于大规模人工固氮
D.即使已知①、②的ΔH,仍然无法求算反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)的ΔH
7.在恒容的密闭容器中进行如下反应:,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是
A. B.
C. D.
8.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.密闭容器中发生:H2(g)+Br2(g)2HBr(g),增大压强红棕色加深
B.向氯水中加入CaCO3固体提高HClO的浓度
C.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
D.合成氨工业中采用增大压强的方法提高NH3的产量
9.T℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s) △H<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是
A.T℃时,该反应的平衡常数为4
B.e点没有达到平衡,此时反应向正向进行
C.若c点、e点均为平衡点,则此时容器内的温度关系为T(c)>T(d)>T(e)
D.T℃时,a点反应物B的转化率小于b点反应物B的转化率
10.下列反应中,熵显著增加的反应是
A.
B.
C.
D.
11.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述不正确的是
A.该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数
B.500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-2akJ·mol-l
C.该反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能
D.ΔH=E1-E2,使用催化剂改变活化能,但不改变反应热
12.“碳中和”是我国的战略目标。促进CO2的转化中的一个反应是。下列对该反应的说法正确的是
A.在绝热容器中进行该反应,气体的温度将会升高
B.加入催化剂可以降低反应的活化能,使 H减小
C.缩小反应体系的体积,可以增大CO的平衡浓度
D.在恒容容器中再充入一定量的CO2,平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大
13.三甲胺是重要的化工原料。我国科学家实现了在铜催化剂条件下将,—二甲基甲酰胺[,简称DMF]转化为三甲胺。计算机模拟单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上),下列说法正确的是
A.该历程中决速步骤为
B.该历程中的最大能垒(活化能)为
C.升高温度可以加快反应速率,并提高的平衡转化率
D.若完全转化为三甲胺,则会释放出的能量
14.在2 L恒容密闭容器中充入和,发生反应。若10 s时容器内剩余,则0~10 s内用的浓度变化表示的平均反应速率是
A. B.
C. D.
二、填空题
15.减排和转化利用以及化学电池的发展都是目前研究的重要方向。
(1)CO在炼铁高炉中与存在以下反应:
I.
II.
III.
①
②1500℃时,反应III的平衡常数。该温度下,在某体积可变的密闭容器中,按物质的量之比3:4加入和发生反应III,平衡时的转化率为 (保留三位有效数字)。
(2)二氧化氮-空气燃料电池的工作原理示意图如图所示,a极为 (填“正极”或“负极”),b极的电极反应式为 。若放电过程中消耗标准状况下,则生成的质量为 g。
(3)下图为相互串联的甲、乙两电解池。
铁极为 (填“阳极”或“阴极”)。常温下,若电解一段时间后甲池的阴极增重12.8g,假设乙池中溶液体积不变且产生的气体全部逸出,则电解后乙池溶液的pH为 。
16.合成氨工业在国民经济中占有重要地位。N2(g)+3H2(g)2NH3(g), H<0是合成氨工业的重要反应。在一定温度下,向容积为1L的密闭容器中充入0.5molN2和1.3molH2,反应过程中H2的浓度随时间变化如图所示:
请回答:
(1)20min内,v(N2)= mol/(L·min)。
(2)升高温度,平衡向 (填“正”或“逆")反应方向移动。
(3)平衡时,N2的转化率是 ;
(4)该温度下,合成氨反应的化学平衡常数数值为 ;
17.研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为v=k( 1)0.8(1 nα′)。式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α′为某时刻SO2转化率,n为常数。在α′=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v t曲线,如图所示
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后,v逐渐下降。原因是
18.研究一个化学反应往往需要关注反应的快慢和历程,请利用相关理论答题。
Ⅰ.T℃时,反应①CO2(g)+Fe(s)CO(g)+FeO(s)的化学平衡常数为K1,②H2O(g)+Fe(s)H2(g)+FeO(s)的化学平衡常数为K2。回答下列问题:
(1)反应①的化学平衡常数表达式为K1= 。
(2)T℃时,若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数为K,则K= (用K1、K2表示)
Ⅱ.在一容积为2L的密闭容器中充入4molCO2和6molH2,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t/°C 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
(1)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(2)830℃、保持容器容积不变,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
A.c(CO)=c(CO2)
B.容器内CO2的体积分数保持不变
C.容器内气体密度保持不变
D.容器中压强保持不变
E.单位时间内有amolH-H形成同时有amolH-O形成
(3)830℃时,向(2)平衡体系中再充入1.2molH2和1.2molCO,则平衡 移动(选填正向、逆向或不移动)。
III.亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl22ClNO(g)。
已知几种化学键的键能数据如表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O):
化学键 N≡O Cl-Cl Cl-N N=O
键能/kJ·mol-1 a b c d
则2NO(g)+Cl22ClNO(g)反应,ΔH= kJ/mol。(用字母表示)
19.回答下列问题:
(1)某温度下,在1 L恒容密闭容器中A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化曲线如图所示,t是到达平衡状态的时间。试回答:
①该反应的反应物是 。
②该反应的化学反应方程式为 。
③若达到平衡状态的时间是2 min,B物质的平均反应速率为 mol/(L min)。
(2)观察图,回答问题。
①该装置叫 装置,可以将化学能转化为电能。
②负极是 ,总反应的化学方程式为 。
20.已知化学反应①:,其平衡常数为;化学反应②:,其平衡常数为,在温度973 K和1173 K情况下,、的值分别如下,请填空:
温度
973 K 1.47 2.38
1173 K 2.15 1.67
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应的 0 (填“>”“<”或“=”)。
(2)现有反应③:。写出该反应的平衡常数的表达式: 。
(3)根据反应①与②可推导出、与之间的关系式 ,据此关系式及上表据,也能推断出反应③是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)图甲、图乙分别表示反应③在时刻达到平衡,在时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲时刻改变的条件是 。
②图乙时刻改变的条件是 。
21.在 1.0 L 密闭容器中放入 0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:A(g)2B(g)+C(g)+D(s) △H= +85.1kJ·mol-1。容器内气体总压强(P)与起始压强 P0 的比值随反应时间(t)数据见下表:
时间 t/ h 0 1 2 4 8 16 20 25
P /P0 1.00 1.50 1.80 2.20 2.30 2.38 2.40 2.40
回答下列问题:
(1)该平衡常数的表达式为 。
(2)下列能提高 A 的转化率的是 。
A.升高温度 B.体系中通入 A 气体 C.将 D 的浓度减小
D.通入稀有气体 He,使体系压强增大到原来的 5 倍
E.若体系中的 C 为 HCl,其它物质均难溶于水,滴入少许水
(3)前 2小时 C 的反应速率是 mol.L-1.h-1;
(4)平衡时 A 的转化率 C 的体积分数 (均保留两位有效数字)
22.2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接,航天员进入天和核心舱。空间站处理的一种重要方法是的收集、浓缩与还原。
(1)用固态胺吸收与浓缩,在水蒸气存在下固态胺吸收反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出的最简单方法是 。
(2)研究表明,二氧化碳与氢气在某催化剂作用下可以还原为甲醇,甲醇是一种重要的化工原料,应用前景广阔。该反应如下:。反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如表示吸附在催化剂表面;图中已省略)。
①上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是 (用化学方程式表示)。
②有利于提高平衡时转化率的措施有 (填字母)。
a.使用催化剂 b.加压 c.增大和的初始投料比
③研究温度对甲醇产率的影响时发现,在210~290℃,保持原料气中和的投料比不变,得到平衡时甲醇的产率与温度的关系如图所示,则该反应的 (填“>”“=”或“<”)0,依据是 。
(3)在催化剂(Ni/xMg)作用下,二氧化碳与氢气反应还可以还原为甲烷,反应如下。以和为初始原料,保持总压为发生反应,不同温度下在相同时间测得的转化率如图。
①A点的反应速率v(正) v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
②B点的平衡常数 。(写出计算式,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【分析】由图可知,t时刻改变条件的瞬间,正、逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,以此来解答。
【详解】A. 使用催化剂,正反应速率和逆反应速率都增大,但平衡不移动,正反应速率等于逆反应速率,故A错误;
B. 减小了生成物的浓度,逆反应速率瞬间减小,与图象不符,故B错误;
C. 若在t时刻升高温度,正逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,说明正反应是吸热反应,故C错误;
D. 若在t时刻增大压强,正逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,说明该反应是气体体积减小的反应,则X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体,故D正确;
故选D。
2.B
【分析】反应前CO的物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol,设反应前H2S的物质的量为nmol,则:
该温度下该反应的K=0.1,设容器的容积为V,则平衡常数K==0.1,解得n=7,即反应前H2S的物质的量为7mol。
【详解】A.由于反应前CO、H2S的物质的量分别为10mol、7mol,而二者的化学计量数相等,反应消耗的物质的量相等,所以二者的转化率一定不相等,故A错误;
B.该反应前后气体的体积相等,则反应后气体的总物质的量不变,仍然为10mol+7mol=17mol,平衡后H2S的物质的量为(7-2)mol=5mol,相同条件下气体的体积分数=物质的量分数=100%29.4%,故B正确;
C.降低温度,COS浓度减小,说明平衡向着逆向移动,则该反应的正反应是吸热反应,故C错误;
D.恒温下向平衡体系中再加入CO、H2S、COS、H2各1mol,则此时该反应的浓度商Qc==>K=0.1,说明平衡会向着逆向移动,故D错误;
答案选B。
3.C
【详解】A.根据题给信息,反应i的化学平衡常数,反应ii的化学平衡常数,在该温度下,将一定质量的与加入某一密闭容器中达平衡,三种固体均存在。由于平衡i和ii反应生成的H2O和SO2的量均为1:1,平衡体系中H2O和SO2的量始终保持1:1,设两者的分压各为xPa,NH3的分压为yPa,则,解得,,故达平衡时总压为,A正确;
B.通入无关气体N2,容器体积增大,体系压强减小,平衡向气体增多方向移动,则平衡i、ii均正向移动,固体质量减小,B正确;
C.保持恒温、恒容,再通入一定量的,由于温度不变,、不变,再次达平衡时,反应ii中H2O和SO2的分压仍为xPa,由此可知反应i中NH3的分压仍为yPa,即平衡时体系总压强不变,的物质的量也不变,C错误;
D.保持恒温将容器体积压缩,温度不变,平衡常数不变,由知,重新达平衡时H2O和SO2的浓度保持不变,同理,由知NH3的浓度也保持不变,D正确;
故选C。
4.D
【详解】A.由图可知,T2先达到平衡,说明反应速率快,说明T2> T1,T2平衡时PCl3的转化率低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,故,A正确;
B.M点未达到平衡,则正反应速率大于逆反应速率,即k正c(PCl3)c(Cl2)> k逆c(PCl5),故,B正确;
C.正反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,K值减小,说明k正增大的倍数小于k逆增大的倍数,C正确;
D.T1时,PCl5转化率为80%,c(Cl2)=0.25mol/L,设初始物质的量浓度为xmol/L,列出三段式: ,则,D错误;
故选D。
5.C
【详解】A.KI;溶液中存在平衡,加入淀粉溶液,淀粉遇I2变蓝,A正确;
B.向碘水中滴加溶液,发生反应: ,c(H+)增大,溶液酸性增强,B正确;
C.代替 KIO3作食盐加碘剂,高温下平衡正向移动,容易产生有毒的,C错误;
D.I2易溶于KI溶液,因此可以用 KI溶液除去硫粉中少量的碘单质,D正确;
故选C。
6.D
【详解】A.①N2(g)+O2(g) 2NO(g)随温度升高,K值增大,平衡正向移动,是吸热反应,②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 随温度升高,K值减小,平衡逆向移动,是放热热反应,A项错误;
B.一定温度下,①N2(g)+O2(g) 2NO(g)是气体体积不变的反应,压缩容器体积(加压)平衡不移动,不能使N2的转化率增大,B项错误;
C.①、②均实现了“固氮”的过程,但①是吸热反应,平衡常数太小,不适合用于大规模人工固氮,C项错误;
D.①N2(g)+O2(g) 2NO(g),②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),由盖斯定律,①×2-②×2得:4NH3(g)+2O2(g) 4NO(g)+6H2(g),得不到4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),D项正确;
答案选D。
7.B
【详解】A.随之SO2浓度的增大,SO2的转化率降低,与曲线方向不符,A错误;
B.平衡常数只与温度有关,压强的增大不会引起平衡常数的改变,B正确;
C.压强增大,平衡朝气体物质系数减少的方向移动,该反应中正向移动,SO3的百分含量增大,与曲线不符,C错误;
D.该反应正向放热,温度升高,平衡逆向移动,SO3的物质的量较小,与曲线不符,D错误;
故选B。
8.A
【详解】A.闭容器中发生:H2(g)+Br2(g)2HBr(g),增大压强,容器体积减小,气体浓度增大,颜色加深,但平衡不会移动,与勒夏特列原理无关,A符合题意;
B.氯水中存在平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,加入的CaCO3与HCl反应,促使平衡正向移动,HClO的浓度增大,与勒夏特列原理有关,B不符合题意;
C.Cl2+H2O HCl+HClO,增大Cl-浓度,使平衡逆向移动,减小Cl2的溶解,与勒夏特列原理有关,C不符合题意,
D.N2+3H22NH3,增大压强平衡正向移动,NH3的产率提高,与勒夏特列原理有关,D不符合题意;
正确答案选A。
9.C
【详解】A.T℃时,在a点,c(A)=4mol/L,c(B)=1mol/L,该反应的平衡常数为=0.25,A不正确;
B.e点时,浓度商Q=1>0.25,则反应没有达到平衡,此时反应逆向进行,B不正确;
C.若c点、e点均为平衡点,则此时c点平衡常数小于0.25、e点平衡常数大于0.25,此反应为放热反应,温度高,平衡常数小,则容器内的温度关系为T(c)>T(d)>T(e),C正确;
D.依据反应A(g)+B(g)C(s),T℃时,a点时A的浓度比B大,则B的转化率大于A,b点时,B的转化率与a点时A的转化率相同,所以a点反应物B的转化率大于b点反应物B的转化率,D不正确;
故选C。
10.C
【分析】熵是衡量体系混乱度的物理量,通常,气体的熵大于液体的熵,液体的熵大于固体的熵。气体物质的量越多,熵就越大。
【详解】A.该反应前后气体分子数减少,为熵减的反应,A不符合题意;
B.该反应前后气体分子数减少,为熵减的反应,B不符合题意;
C.该反应前后气体分子数增多,为熵增的反应,C符合题意;
D.该反应前后气体分子数减少,为熵减的反应,D不符合题意;
故选C。
11.B
【分析】由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,则该反应正反应为放热反应。
【详解】A.该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数,故A正确;
B.500 ℃、101 kPa下,将1 molSO2(g)和0.5 molO2(g)置于密闭容器中充分反应放热a kJ,由于该反应为可逆反应,得不到1 molSO3(g),所以热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应热不等于-2a kJ·mol-l,故B错误;
C.该反应中为放热反应,其ΔH<0,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,故C正确;
D.ΔH=E1-E2,使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热,故D正确;
故选B。
12.C
【详解】A. 该反应的正反应为吸热反应,在绝热容器中进行该反应,气体的温度将会降低,故A错误;
B. 催化剂可以降低反应的活化能,但是不改变反应的反应热,故B错误;
C. 该反应前后气体物质系数不变,缩小反应体系的体积,平衡不移动,但是气体体积减小,CO的平衡浓度增大,故C正确;
D. 在恒容容器中再充入一定量的CO2,CO2的浓度增大,平衡正向移动,CO2的平衡转化率减小,故D错误;
故选C。
13.D
【详解】A.活化能最大的步骤为决速步骤,根据历程图可知,决速步骤为N(CH3)3+OH*+H*→N(CH3)3(g)+H2O(g),故A错误;
B.该历程中的最大能垒(活化能)为1.19ev,故B错误;
C.升高温度可以加快反应速率,根据历程图可知,该反应为放热反应,依据勒夏特列原理,升高温度,该反应平衡向逆反应移动,DMF的平衡转化率降低,故C错误;
D.根据历程图可知,1个DMF完全转化成三甲胺时,放热为0ev-(-1.02ev)=1.02ev,因此1molDMF完全转化成三甲胺释放出1.02NAev,故D正确;
答案为D。
14.A
【详解】由题意知,,,则,,故选A。
15.(1) -25 22.2%
(2) 负极 37.8
(3) 阴极 14
【详解】(1)①根据盖斯定律,由得反应III,则。
②1500℃时,反应III的平衡常数,根据反应可知,参与反应的CO和剩余的CO相等。设CO为4mol,则为3mol,反应消耗2molCO、,平衡时的转化率为。
(2)a极为负极,b极为正极,b极反应式为;消耗标准状况下时,生成硝酸的物质的量为0.6mol,质量为37.8g。
(3)甲池阴极析出的是铜,当阴极增重12.8g时,,转移电子0.4mol,乙池中阴极发生的电极反应为,当转移0.4mol电子时,溶液中生成的氢氧根离子的物质的量为0.4mol,氢氧根离子的物质的量浓度为,则,。
16. 5.0×10-3 逆 20% 0.1
【详解】(1)由图可知,在0~20min时,H2的物质的量浓度减少了0.3mol/L,根据化学方程式可知,N2的物质的量浓度应当减少0.1mol/L,则v(N2)==5.0×10-3mol/(L·min);
(2) N2(g)+3H2(g)2NH3(g), H<0为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;
(3) 由图可知,平衡时H2的物质的量减少了0.3mol/L×1L=0.3mol,根据化学方程式可知,平衡时N2的物质的量减少0.1mol,N2的转化率是:×100%=20%;
(4) 由图可知,平衡时H2的物质的量浓度减少了0.3mol/L,列三段式:
该温度下,合成氨反应的化学平衡常数K==0.1。
17.升高温度,k增大,v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当ttm,k增大对v的提高小于α引起的降低
【详解】由于该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,其α降低;根据题中信息可知,v=k( 1)0.8(1 nα′),升高温度,k增大,v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当ttm,k增大对v的提高小于α引起的降低;故答案为:升高温度,k增大,v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当ttm,k增大对v的提高小于α引起的降低。
18. 吸热 B 逆向 2a+b-2c-2d
【分析】Ⅰ根据化学平衡常数的概念来书写平衡常数表达式;
Ⅱ、(1)根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响来回答;
(2)化学平衡状态的标志:正逆反应速率相等,各组分的百分含量保持不变;
(3)根据浓度熵和平衡常数的关系来回答;
III 焓变等于反应物的总键能-生成物的总键能。
【详解】Ⅰ.(1)因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K1=,故答案为:;
(2)反应CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 可有①-②得到,该反应的平衡常数K =;故答案为:;
(Ⅱ)(1)化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热,故答案为:吸热;
(2)A.c(CO2)和c(CO)是否相等和起始量与转化率有关,不能表明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故A错误;
B.化学平衡时,各组分的浓度不随时间的改变而改变,混合气体中CO2的体积分数保持不变说明可逆反应处于平衡状态,故B正确;
C.反应物和生成物都是气体,反应前后总质量不变,容器的体积不变,所以容器内气体密度保持不变,不能作为平衡状态的判断依据, 故C错误;
D.反应是一个反应前后体积不变的反应,平衡移动时压强不会改变,故D错误;
E.化学平衡状态的标志是v正=v逆,所以单位时间内有amolH-H形成同时有2amolH-O形成表明正逆反应速率相同,表明反应达到平衡状态,但E中提到的是单位时间内有amolH-H形成同时有amolH-O形成,未达到平衡状态,故E错误;
故答案为:B;
(3) 830℃时,建立三段式:
根据K==1,解得x=1.2,
向(2)平衡体系中再充入1.2molH2和1.2molCO,此时c(CO2)=0.8mol/L,c(H2)=2.4mol/L,c(CO)=1.8mol/L,c(H2O)=1.2mol/L,浓度商Qc===1.125>1=K,浓度商大于平衡常数则平衡逆向移动,故答案为:逆向
III ΔH =反应物的总键能-生成物的总键能=2a+b-2(c+d)=2a+b-2c-2d,故答案为:2a+b-2c-2d。
19.(1) A 3A(g)B(g)+3C(g) 0.2 mol/(L min)
(2) 原电池 Zn Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
【详解】(1)①由图示可知,反应中A物质减小,为该反应的反应物是;
②该反应中ABC的浓度变化比例为(2.4-1.2):0.4:1.2=3:1:3,故化学反应方程式为3A(g)B(g)+3C(g);
③若达到平衡状态的时间是2 min,B物质的平均反应速率为;
(2)①该装置可以将化学能转化为电能,为原电池装置。
②锌较活泼,失去电子发生氧化反应,为负极;总反应为锌和稀硫酸生成硫酸锌和氢气,化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
20.(1) 吸热 >
(2)
(3) 吸热
(4) 增大压强(或加入催化剂) 移除部分H2(或降低温度)
【详解】(1)由表格数据可知,升高温度,增大,说明升高温度有利于反应正向进行,而升高温度平衡将向吸热反应移动,因此反应①为吸热反应,反应的焓变>0。
(2)反应③的平衡常数表达式。
(3)反应①:,反应②:,将反应①-②可得反应③,则;升高温度,减小,根据(1)分析同理可知反应②为放热反应,即反应②的,根据盖斯定律可知反应③的焓变为正值,即反应③为吸热反应,故答案为:;吸热。
(4)①图甲中t2时刻正逆反应速率均增大,且,说明化学平衡未发生移动,该反应为气体等体积反应,改变压强对平衡无影响,增大压强,正逆反应速率增大,平衡不移动,与图像相符;加入催化剂,正逆反应速率将等比例变化,平衡不移动,符合题意,故时刻改变的条件是增大压强(或加入催化剂)。
②图乙中t2后增大,减小,若改变条件为增大CO2浓度,则瞬间增大,不符合图像;若改变条件为移除部分CO,瞬间减小,不符合题意;若改变条件为移除部分H2,则平衡逆向移动,逐渐增大,逐渐减小,符合题意;由于该反应为气体等体积反应,改变压强对平衡无影响,不符合题意;该反应正向为吸热反应,降低温度,平衡逆向移动,将增大,将减小,与图像相符,故时刻改变的条件是移除部分H2(或降低温度)。
21. K= A E 0.02mol.L-1.h-1 70% 29%
【详解】(1)反应A(g)2B(g)+C(g)+D(s)的平衡常数的表达式为K=;(2)A.升高温度,平衡正向移动,所以A的转化率增大,选项A正确;B.体系中通入A气体,A的转化率减小,选项B错误;C.将D(固体)的浓度减小,不会引起平衡的移动,A的转化率不变,选项C错误;D.通入稀有气体He,使体系压强增大到原来的5倍,但是各组分浓度不变,不会引起平衡的移动,A的转化率不变,选项D错误;E.若体系中的C为HCl,其它物质均难溶于水,滴入少许水,则压强减小,平衡正向移动,所以A的转化率增大,选项E正确;答案选AE;
(3)在1.0L密闭容器中放入0.10mol A(g),设A的变化量是x,则
A(g) 2B(g)+C(g)+D(s)
初始量:0.1 0 0
变化量:x 2x x
末态量:0.1-x 2x x
则=,解得x=0.04mol,所以前2小时A的反应速率是v===0.02mol.L-1.h-1,物质表示的反应速率之比等于系数之比,所以C表示的反应速率为:0.02 mol.L-1.h-1;
(4)设:平衡时A的变化量是y,
A(g) 2B(g)+C(g)+D(s)
初始量:0.1 0 0
变化量:y 2y y
平衡量:0.1-y 2y y
化学反应在20h时建立平衡,所以=2.4,解得y=0.07mol,所以平衡时A的转化率=×100%=70%,C的体积分数=×100%=×100%=×100%=29%。
22.(1)加热
(2) b < 由图像知,温度越大,甲醇产率越低,故升高温度,平衡逆向移动,正反应
(3) >
【分析】活化能越大,反应速率越慢,催化剂只改变反应速率,不会使平衡发生移动,能提高反应物转化率的措施较多,但要让反应向正反应方向发生移动,平衡分压常数要算出每种物质的分压,然后再利用平衡常数的算法套入数据计算。
【详解】(1)固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐是放热反应,那么加热该酸式碳酸盐可会分解出CO2,所以再解析出CO2的最简单方法是加热;
(2)①有图可知,该反应过程中决定反应速率是由慢反应决定,活化能越大,反应速率越慢,根据图象可知,活化能最大的是—0.2—(—1.56eV)=1.36eV,该步骤的反应方程式为*HCOO+*H→*CO+*H2O;
②a.使用催化剂,只改变反应速率,其转化率并不会提高,故a错误;
b.该反应是气体体积减小的反应,增大压强,向着气体体积减小的方向移动,该反应向正反应方向移动,CO2的转化率提高,故b正确;
c.增大CO2和H2的初始投料比,会使起始量增大,反而会使CO2的转化率降低,故c错误;
故该题选b;
③由图可知,温度升高时,甲醇的产率基本上没有提高,由下降的趋势,说明升高温度时,该反应向逆反应方向移动,故其反应的正反应方向是放热反应,其△H<0;
(3)①结合催化剂不影响平衡移动及题图可知,B点处于平衡状态,A点CO2转化率小于平衡转化率,反应向正反应方向进行,故A点v(正)>v(逆);
②B点CO 的平衡转化率为90%,列三段式,平衡时气体的n总=4.2mol,则,,,,则B点平衡常数