2.2 化学反应的方向与限度 同步练习
一、单选题
1.一定条件下,在体积为2L的密闭容器中,充入和,发生反应:。能说明该反应达到平衡状态的是( )
A.反应中与的物质的量浓度相等时
B.单位时间内每消耗,同时生成
C.单位时间内每消耗,同时消耗
D.混合气体的密度保持不变
2.一定温度下,向a L密闭容器中加入2 mol NO2(g),发生如下反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),此反应达到平衡状态的标志是( )
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的颜色变浅
C.混合气体中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
D.单位时间内生成2n mol NO同时生成2n mol NO2
3.已知反应,由图像得到的对应结论正确的是( )
A.仅由图1判断,T1、T2对应平衡常数的大小关系为K1>K2
B.仅由图2判断,m+n>q且T1C.仅由图3判断,反应处于点1时,v正D.仅由图4判断,曲线a一定是使用了催化剂
4.已知反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g) ΔH<0,图中a、b曲线分别表示在不同条件下,A与B反应时,D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线),可采用的措施是 ( )
①增大A的浓度
②加入催化剂
③升高温度
④恒温下,缩小反应容器体积
⑤保持容器内压强不变,加入稀有气体
A.①② B.②④ C.③④ D.④⑤
5.在一定条件下的定容密闭容器中,下列说法能表明反应A(s)+2B(g)═C(g)+D(g) 已达平衡状态的是( )
A.混合气体的压强不再改变
B.单位时间内生成n mol A的同时,生成2n mol的B
C.C的生成速率是B 的生成速率的两倍
D.混合气体的密度不再改变
6.在氨水中,NH3·H2O电离达到平衡的标志是( )
A.溶液显电中性
B.溶液中检测不出NH3·H2O分子的存在
C.c(OH-)恒定不变
D.c( )=c(OH-)
7.在一定温度下的定容密闭容器中,当物质的下列物理量不再变化时,表明反应:A(g)+B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
8.一定条件下,发生可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述中,不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态的标志的是
A.NH3的消耗速率等于NO的生成速率
B.NH3的消耗速率等于NO的消耗速率
C.NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变
D.密闭容器内的压强不发生改变
9.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不变
②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变
④B的物质的量浓度不变
⑤v正(C)=v逆(D)
⑥v正(B)=2v逆(C)
A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.②④⑤⑥ D.只有④
10.下列图示与对应的叙述相符的是( )
A.图甲表示镁条与盐酸反应的化学反应速率随反应时间变化的曲线,说明t1时刻溶液的温度最高
B.图乙表示室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c( )的关系曲线,说明溶液中c( )越大c(Ba2+)越小
C.图丙表示A、B两物质的溶解度随温度变化情况,将t1 ℃时A,B的饱和溶液分别升温至t2 ℃时,溶质的质量分数w(B)>w(A)
D.图丁表示等量NO2在容积相同的恒容密闭容器中,不同温度下分别发生反应:2NO2(g) N2O4(g),相同时间后测得NO2含量的曲线,则该反应的ΔH>0
11.可逆反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是( )
①单位时间内生成n mol I2的同时生成2n mol HI
②单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol I2
③用HI,H2、I2表示的反应速率的比为2:2:1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态.
A.①④⑥ B.②③⑤ C.①④ D.全部
12.某恒温恒容的密闭容器中发生反应: ,下列判断反应达到平衡的标志是( )
A.断开1 molH-H键的同时断开2 molH-I键
B.混合气体的总压强不再变化
C.c(H2)和c(I2)保持相等
D.H2、I2、HI的分子数之比为1:1:2
二、综合题
13.为迎接G20峰会的到来,浙江加大了对环境治理的力度.其中对含氮化物的处理是一个重要的课题.
(1)氮氧化物
(I)已知:N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况如图1:
①2NO(g) N2(g)+O2(g)△H=
②你认为该反应能否自发,并说明理由
(II)科学家利用2NO(g) Na(g)+O2(g)来消除NO的污染.1molNO在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应,10min后达到平衡,NO的物质的量为0.4mol.在第15min时,保持温度不变,将容器的体积迅速增大至2L并保持恒容,第25min时到达平衡;第30min时,保持温度和体积不变,向容器中再通入0.2molNO,第50min时达到平衡,请在图2中画出从第15min起到70minNO的物质的量随时间变化的曲线 .
(2)亚硝酸盐
(I)来源:用氧化性熔融盐处理钢铁表面氧化膜时会产生污染物亚硝酸盐,请写出FeO与NaNO3在加热条件下发生的反应 .
(II)电化学处理:用电解法降解NO2 其原理如图3所示
电源正极为 (填A或B),
阴极反应式为 .
14.以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
(1)N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步I2(g)→2I(g)(快反应)
第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是__________。
A.N2O分解反应中:分解速率与是否含碘蒸气有关
B.第三步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小
D.IO为反应的催化剂
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体。如,
反应I:2CO +2NO → N2+2CO2
△H1; 反应II:4CO +2NO2 → N2+4CO2 △H2<0。
针对反应I:①已知:反应N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol 1,若CO的燃烧热为-283.5kJ·mol l 则反应I的△H1= kJ·mol 1。
②若在恒容的密闭容器中,充入2molCO和1molNO,发生反应I,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
A.CO和NO的物质的量之比不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变 D.2v(N2)正=v(CO)逆
(3)根据原电池原理和电解原理进行如图回答。请回答: 用如图所示装置进行实验(K闭合).
①Zn极为 极;实验过程中,SO42- (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。
②y极的电极反应现象为 ;
③写出生活中对钢闸门的一种电化学保护方法 。
④有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,请写出该电池的正极反应式 。
15.在2L恒温恒容密闭容器中加入2molA(g)和1molB(g),如图是A(g)、B(g)、C(g)三种物质的物质的量随时间的变化曲线。
回答下列问题:
(1)10min时,υ正 υ逆(填“>”“<”或“=”),前10min,A的平均反应速率为 。
(2)该反应的化学方程式为 ,达到平衡时,A(g)的转化率为 。
(3)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.容器中压强不再改变
b.容器中气体密度不再改变
c.C(g)的质量不再改变
d.B(g)的物质的量浓度不再改变
(4)下列操作不会加快化学反应速率的是 (填字母)。
a.向容器中通入氦气 b.升高温度
c.使用合适的催化剂 d.向容器中通入气体B
(5)燃料电池是目前电池研究的热点之一,某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示,a、b均为惰性电极。
①b极发生的电极反应式是 ,随若反应的进行KOH浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。
②标准状况下,消耗11.2LH2时,转移的电子数为 。
16.对于2X(g) Y(g)的体系,在压强一定时,平衡体系中Y的质量分数w(Y)随温度的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态)。
(1)该反应的正反应方向是一个 反应(“吸热”或“放热”)。
(2)A,B,C,D,E各状态中,v正<v逆的点是 。
(3)维持t1不变,E→A所需时间为x,维持t2不变,D→C所需时间为y,则x y(填“<”、“>”或“=”)。
(4)欲使E状态从水平方向到C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的条件是 。
17.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g).图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化.
(1)在“图1”中,曲线 (填:a或b)表示使用了催化剂;该反应属于 (填:吸热、放热)反应.
(2)下列说法正确的是
A.起始充入的CO为2mol
B.增加CO浓度,CO的转化率增大
C.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态
D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1molCO和2molH2,再次达到平衡时 会减小
(3)从反应开始到建成平衡,v(H2)= ;在该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为 .若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1<P2).
(5)有一类甲醇质子交换膜燃料电池,工作时将甲醇转化为甲酸,该电池的负极反应式为 .
(6)已知CO、H2的燃烧热为283kJ/mol、285.8kJ/mol,写出CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式 .
(7)常温下,用0.1000mol L﹣1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol L﹣1CH3COOH溶液所得滴定曲线如图4,则点①所示溶液中,关于CH3COOH、CH3COO﹣、H+、OH﹣4种微粒的等式为: .
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】A、反应中与的物质的量浓度相等时,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,故A不符合题意;
B、单位时间内每消耗,同时生成,均表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态,故B不符合题意;
C、单位时间内每消耗,同时消耗,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C符合题意;
D、反应过程中气体的质量不变,体积不变,混合气体的密度不随时间的变化而变化,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D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。
2.【答案】D
【解析】【解答】A.混合气体的密度不变化,A不符合题意;
B. NO2(g)有颜色,浓度变小,颜色变浅,且不再变化时达到平衡,B不符合题意;
C.是一个特定情况,只有不再变化时才达到平衡,C不符合题意;
D. 单位时间内生成2n mol NO同时生成2n mol NO2,说明正反应速率等于逆反应速率,此时能达到平衡,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。
3.【答案】A
【解析】【解答】A.温度越高反应速率越快,越先达到平衡,所以温度T1K2,故A符合题意;
B.因该反应的焓变未知,仅由图2无法判断温度的大小关系,故B不符合题意;
C.据图可知1点B的百分含量高于同温度下的平衡时B的百分含量,则要达到平衡状态B的百分含量要减小,平衡正向移动,v正>v逆,故C不符合题意;
D.若m+n=q,即压强对反应的平衡无影响,曲线a也可能是增大压强,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.温度高的先达到平衡,温度越高平衡时C的百分含量越低,说明升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;
B.由图2无法判断温度关系;
C.曲线上的点为平衡状态,1点要达到平衡状态,B的含量应减少,平衡正向移动;
D.若m+n=q,压强也不影响平衡状态。
4.【答案】B
【解析】【解答】①增大A的浓度,反应速率加快,化学平衡发生改变,D的百分含量发生变化,故①不符合题意;
②加入催化剂,催化剂可以加快化学反应速率,缩短到达平衡的时间且不改变化学的平衡点,故②符合题意;
③升高温度,反应速率加快,反应向逆反应方向移动,化学平衡发生改变,D的百分含量发生改变,故③不符合题意;
④恒温下,缩小反应容器的体积,相当于增大压强,因为该反应为反应前后分子数不变的反应,故压强的改变并不会引起平衡的移动,但缩小反应容器的体积会加快化学反应速率,从而缩短到达平衡的时间,D的百分含量不变,故④符合题意;
⑤加入稀有气体,保持容器内压强不变,相当于减小压强,各物质的浓度减小,从而化学反应速率变小,到达平衡的时间延长,故⑤不符合题意;
综上所述,②④符合题意,
故答案为:B。
【分析】依据影响反应速率和化学平衡的因素分析;
5.【答案】D
【解析】【解答】解:A、由于A是固态,反应前后的气体的化学计量数之和都是2,故压强始终不变,故A错误;
B、都体现有逆反应方向,未体现正与逆的关系,故B错误;
C、只要反应发生就有C的生成速率是B 的生成速率的两倍,所以不一定是平衡状态,故C错误;
D、混合气体的密度不再改变,说明气体的质量不变反应达平衡状态,故D正确;
故选D.
【分析】A、反应物A(s)是固体,反应两边气体化学计量数相等,压强始终相等;
B、都体现有逆反应方向;
C、只要反应发生就有C的生成速率是B 的生成速率的两倍;
D、混合气体的密度不再改变,说明气体的质量不变反应达平衡状态.
6.【答案】C
【解析】【解答】A、氨水中存在电离平衡:NH3 H2O NH4++OH-,溶液呈碱性,故A不符合题意;
B、氨水中存在电离平衡:NH3 H2O NH4++OH-,所以有分子NH3 H2O存在,故B不符合题意;
C、电离平衡时,NH3 H2O电离成离子的速率和NH4+、OH-结合成分子的速率相等,或溶液中各种离子的浓度不变,均能说明NH3 H2O的电离达到了平衡状态,故C符合题意;
D、两者浓度相等,并不是不变,故D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】NH3 H2O电离成离子的速率和NH4+、OH-结合成分子的速率相等,或溶液中各种离子的浓度不变,均能说明NH3 H2O的电离达到了平衡状态,由此分析解答。
7.【答案】C
【解析】【解答】A、左右两边化学计量数相等,混合气体压强不变无法判断反应达到平衡,A错误;
B、容器体积为定值,气体质量守恒,则密度为定值,密度不变无法判断反应达到平衡,B错误;
C、B的浓度不变,反应达到平衡,C正确;
D、左右两边化学计量数相等,混合气体总物质的量不变,反应达到平衡,D错误;
故答案为:C
【分析】化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变。
8.【答案】A
【解析】【解答】A.由可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)可知,当NH3的消耗速率等于NO的生成速率,说明反应正向进行,故A符合题意;
B.由可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)可知,当NH3的消耗速率等于NO的消耗速率,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故 B不符合题意;
C.由可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)可知,NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变,说明此可逆反应已经达到化学平衡状态,故C不符合题意;
D.由可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)可知,化学反应前后气体的计量数不等,当密闭容器内的压强不发生改变,说明此可逆反应已经达到化学平衡状态,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】依据化学平衡的特征“等”和“定”进行分析判断。
9.【答案】A
【解析】【解答】解:①混合气体的密度不变,说明气体质量不变,反应达平衡状态,故正确;
②两边计量数相等,容器内气体的压强始终不变,故错误;
③两边计量数相等,混合气体的总物质的量始终不变,故错误;
④B的物质的量浓度不变,说明B的物质的量不变,达平衡状态,故正确;
⑤v正(C)=v正(D)=v逆(D),达平衡状态,故正确;
⑥v正(B)=2v正(C)=2v逆(C)),达平衡状态,故正确;
故选A.
【分析】根据化学平衡状态的特征解答,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.
10.【答案】B
【解析】【解答】A. 镁条与盐酸反应放热,温度升高反应速率加快,后来随着反应的进行,盐酸浓度减小,反应速率变慢,t1时刻反应速率最快,不能说明溶液的温度最高,镁与盐酸还在继续反应,温度还在升高,A不符合题意;
B. 同一温度下,溶度积Ksp不变,溶液中c( )越大,则c(Ba2+)越小,B符合题意;
C. t1 ℃时A、B的溶解度相等,饱和溶液的溶质的质量分数相等,升温至t2 ℃时,溶解度增大,溶液为不饱和溶液,溶质没有变化,质量分数不变,所以:w(A)= w(B),C不符合题意;
D. 图丁表示等量NO2在容积相同不同温度下分别发生反应,相同时间后测得NO2含量的曲线,由图可知,开始一段时间NO2的含量随温度升高而减小,这是因为温度升高反应速率加快,反应正向进行的程度逐渐增大,当NO2的含量达到最小值曲线的最低点时,该反应达到平衡状态,继续升高温度NO2的含量又逐渐增大,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,该反应逆反应是吸热反应,则正方向为放热反应,所以该反应的△H<0,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】本题考查图像在电解质、溶度积、溶解度、化学反应速度和化学平衡移动的应用的知识,结合所学知识进行解题。
11.【答案】C
【解析】【解答】解:①单位时间内生成n molI2的同时生成2n molHI,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;②单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol I2,方向相同,未成正比例,不能据此判断平衡状态,故错误;③反应速率的比一直为2:2:1,不能判断平衡状态,故错误; ④混合气体颜色不再改变,碘的物质的量浓度不变,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确; ⑤由于混合气体的质量和体积都未变,故混合气体的密度不再改变不能作为平衡状态的判断,故错误;⑥该反应前后气体物质的量不变,所以无论是否达到平衡状态,压强始终不变,所以不能据此判断平衡状态,故错误;
故选C.
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变,以及由此引起的一系列物理量不变,据此分析解答.
12.【答案】A
【解析】【解答】A.根据物质反应转化关系可知:每断开1 mol H-H键,就会反应产生2 mol H-I键,同时断开2 mol H-I键,则c(HI)的浓度不变,反应达到平衡状态,A符合题意;
B.该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,反应在恒温恒容的密闭容器中进行,混合气体的总压强始终不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,B不符合题意;
C.反应达到平衡时容器中c(H2)和c(I2)可能相等,也可能不等,这与反应开始时加入的两种物质的量的多少有关,不能据此判断反应是否达到平衡状态,C不符合题意;
D.根据方程式可知:H2、I2、HI的反应转化的分子数之比为1:1:2,这与平衡与否无关,不能据此判断反应是否达到平衡状态,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】根据 某恒温恒容的密闭容器中发生反应: , 可以根据反应物的浓度不变以及某物质的正逆速率是否相等即可判断是否平衡,结合选项即可判断
13.【答案】(1)﹣180kJ/mol;该反应△H<0,若△S>0则反应一定自发;若△S<0则反应在低温下自发;
(2)2FeO+NaNO3 Fe2O3+NaNO2;A;2NO2﹣+6e﹣+4H2O=N2↑+8OH﹣
【解析】【解答】解:(1)(I)①2NO(g) N2(g)+O2(g),反应热等于生成物的键能﹣反应物的键能,△H=(2×632kJ/mol)﹣(946kJ/mol+498kJ/mol)=﹣180kJ/mol,
故答案为:﹣180kJ/mol;②该反应的△H<0,如能自发进行,应满足△H﹣T △S<0,△S不确定,则若△S>0则反应一定自发;若△S<0则反应在低温下自发,
故答案为:该反应△H<0,若△S>0则反应一定自发;若△S<0则反应在低温下自发;(II)1molNO在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应,10min后达到平衡,NO的物质的量为0.4mol.在第15min时,保持温度不变,将容器的体积迅速增大至2L并保持恒容,因反应前后体积不变,则平衡不移动,第30min时,保持温度和体积不变,向容器中再通入0.2molNO,NO物质的量增大,且平衡逆向移动,达到平衡时,各物质的含量不变,第50min时达到平衡,NO的物质的量应变为0.48mol,则图象为 ,
故答案为: ;
·(2)(I)FeO与NaNO3在加热条件下发生反应生成氧化铜和亚硝酸钠,方程式为2FeO+NaNO3 Fe2O3+NaNO2,
故答案为:2FeO+NaNO3 Fe2O3+NaNO2;(II)用电解法降解NO2 其原理如图3所示,NO2 在阴极被还原生成氮气,则A为正极,B为负极,阴极发生2NO2﹣+6e﹣+4H2O=N2↑+8OH﹣,
故答案为:A; 2NO2﹣+6e﹣+4H2O=N2↑+8OH﹣.
【分析】(1)(I)①2NO(g) N2(g)+O2(g),反应热等于生成物的键能﹣反应物的键能;②如能自发进行,应满足△H﹣T △S<0;(II)1molNO在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应,10min后达到平衡,NO的物质的量为0.4mol.在第15min时,保持温度不变,将容器的体积迅速增大至2L并保持恒容,因反应前后体积不变,则平衡不移动,第30min时,保持温度和体积不变,向容器中再通入0.2molNO,NO物质的量增大,且平衡逆向移动,达到平衡时,各物质的含量不变,第50min时达到平衡,NO的物质的量应变为0.48mol;(2)(I)FeO与NaNO3在加热条件下发生反应生成氧化铜和亚硝酸钠;(II)用电解法降解NO2 其原理如图3所示,NO2 在阴极被还原生成氮气,则A为正极,B为负极.
14.【答案】(1)A
(2)-747.0;B
(3)负;从右向左;有黄绿色气体生成;牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法;N2+6e-+8H+= 2NH4+
【解析】【解答】(1) A.由题干给与信息,碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,故A正确;
B.第二步反应为慢反应,对总反应速率起决定性作用,故B不正确;
C.第二步反应为慢反应,第三步反应为快反应,第二步活化能比第三步大,故C不正确;
D.催化剂不参与化学反应,反应结束时,催化剂仍保持原来的性质,根据第二步和第三步的反应IO是中间产物,故D不正确;
故答案为:A。
(2) ①根据已知条件①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol 1,②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H4=-567kJ·mol l,根据盖斯定律,②-①得2CO(g) +2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H1=-747.0kJ·mol 1;
答案为:-747.0;
②A.当达到平衡时,体系内各组分的含量保持不变的状态,CO和NO的物质的量之比不变,即为 CO和NO的物质的量保持不变,故A正确;
B. 反应I为纯气体体系,反应前后气体总质量保持不变,恒容条件下,混合气体体积始终不变,混合气体的密度始终保持不变,不能判断反应达到平衡,故B不正确
C.反应I反应先后气体体积减小的体系,反应后体系气体压强减小,当混合气体的压强保持不变,可以说明反应达到平衡,故C正确。
D.v(N2)正:v(CO)逆= 1:2,不同物质正逆反应速率之比等于计量系数之比,反应达到平衡状态,故D正确;
故答案为:B。
(3) ①左端是原电池,金属锌是负极,铜是正极,电解质里的阴离子移向负极,即从右向左;
故答案为:负;从右向左;
②右端是电解池,y是阳极,发生氯离子失电子的氧化反应,有黄绿色气体氯气生成,铜电极是正极,发生还原反应:Cu2++2e =Cu,
故答案为:有黄绿色气体生成;
③写出生活中对钢闸门的一种电化学保护方法:在铁闸门上镶嵌比铁活泼的金属,即牺牲阳极的阴极保护法或对铁闸门通电将铁闸门与电源负极项链,即外加电流的阴极保护法
故答案为:牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法;④以N2、H2为电极反应物,以HCl NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为N2+6e-+8H+= 2NH4+,
故答案为:N2+6e-+8H+= 2NH4+。
【分析】(1) A.由题信息可知碘蒸气能提高N2O的分解速率;
B.反应慢的对总反应速率起决定性作用;
C.反应慢的活化能大于反应快的;
D.由方程式可知I2是催化剂;
(2) ① 由盖斯定律,方程式相减可以求出;
②A.物质的量保持不变则达到平衡;
B. 混合气体质量和体积始终不变,则密度一直保持不变;
C.反应前后气体体积不相等的体系,压强不变,则反应达到平衡。
D.v正=v逆时,反应达到平衡状态;
(3) ①原电池:能自发发生氧化还原反应,图中Zn可以置换出Cu,则左边的为原电池,活泼金属为负极,另一端为正极;
②阳极Cl-失电子变成Cl2;
③保护金属可以用的方法:牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法;
④ 燃料为负极,则H2为负极,N2为正极,正极得电子生成 NH4+ 。
15.【答案】(1)>;0.05mol·L-1·min-1
(2);70%(或0.7)
(3)b
(4)a
(5);减小;NA
【解析】【解答】 (1)由图可知10min时未达平衡状态,反应物的量仍在减少,故正反应速率大于逆反应速率,即υ正>υ逆;前10min,A的物质的量变化量为2.0mol-1.0mol=1.0mol,故A的平均反应速率为:;故答案为:>;0.05mol·L-1·min-1。
(2)由图可知,随着反应进行,A和B的物质的量减少,C的物质的量增加,故A、B为反应物,C为生成物,达到平衡时A、B、C的物质的量变化量分别为:1.4mol、0.7mol、1.4mol,反应速率之比等于物质的量的变化量之比,等于反应方程式的计量数之比,故化学方程式为:2A(g)+B(g) 2C(g);达到平衡时A的物质的量变化量为1.4mol,故A的转化率为:;故答案为:2A(g)+B(g) 2C(g);70%(或0.7) ;
(3)a.该反应前后气体分子数减少,恒容条件下,当容器中气体的物质的量不再发生变化时,反应达到化学平衡状态,故容器中压强不再改变一定达到化学平衡状态,a不符合题意;
b.恒容条件下,气体总质量不变,容器中气体密度一直不变,不能判断达到平衡状态,b符合题意;
c.C(g)的质量不再改变时一定达到化学平衡状态,c不符合题意;
d.恒容条件下,B(g)的物质的量浓度不再改变时,B(g)的物质的量也不再发生变化,反应一定达到化学平衡状态,d不符合题意;
故选b;故答案为:b;
(4)a.恒容条件下,向容器中通入氦气,对各物质浓度均不产生影响,不改变化学反应速率,a符合题意;
b.升高温度化学反应速率加快,b不符合题意;
c.使用合适的催化剂,化学反应速率加快,c不符合题意;
d.向容器中通入气体B,反应物浓度增大,化学反应速率加快,d不符合题意;
故选a;故答案为:a;
(5)该燃料电池中通入氢气的电极为负极,通入氧气的电极为正极,即a为负极,b为正极,正极发生的电极反应为:O2+4e +2H2O=4OH ,负极的电极反应为:2H2-4e-+4OH-=4H2O,燃料电池的总反应为:2H2+O2=2H2O,随着反应的进行,生成水的量逐渐增加,故KOH溶液的浓度减小;由负极的电极反应式可知,1mol氢气反应转移电子2mol,故标准状况下,消耗11.2LH2(即0.5mol)时,转移电子的物质的量为1mol,电子数为NA。故答案为:O2+4e +2H2O=4OH ;减小 ;NA。
【分析】(1)依据图中物质的量的变化判断,利用v=Δc/Δt计算;
(2)反应速率之比等于物质的量的变化量之比,等于反应方程式的计量数之比;平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应的量之比;
(3)利用“变者不变即平衡”;
(4)依据影响反应速率的因素分析;
(5)燃料电池中,燃料在负极失电子,发生氧化反应,氧气在正极得电子,发生还原反应;依据电池反应时转移电子数计算。
16.【答案】(1)放热
(2)D
(3)>
(4)先突然升温到t2,然后无限缓慢地降温到t1
【解析】【解答】(1)由图象可看出,升高温度,Y的质量分数减少,说明升温平衡向逆反应方向移动,所以逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应。
(2)A、B、C三点都在平衡线上,所以此三点正逆反应速率相等;D点须降低Y的质量分数才能达到平衡,也就是逆向建立平衡,所以v(正)<v(逆);E点须提高Y的质量分数才能达到平衡,也就是正向建立平衡,所以v(正)>v(逆)。
(3)温度越高反应速率越大,反应达到平衡的时间越短,因为温度t1<t2,所以时间x>y。
(4)若突然升温,瞬间平衡未移动,但温度升高,反映在图象上就是纵坐标不变,横坐标突然增大;若缓慢降温,平衡不断地被破坏,但又不断地建立新的平衡,所以缓慢升温时,Y的体积分数的变化应沿平衡曲线变化,所以,要使E状态从水平方向到C状态,应突然升温;由C沿平衡曲线到达A状态,应缓慢降温。
【分析】(1)仔细观察图像,根据勒夏特列原理判定:如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动;
(2)曲线上的点均为平衡点,曲线上方的点v(正)<v(逆),曲线下方的点,v(正)>v(逆);
(3)温度越高反应速率越快,达到平衡所需时间越短;
(4)根据图像信息可得。
17.【答案】(1)b;放热
(2)A;C
(3)0.15mol L﹣1 min﹣1;12L2 mol﹣2;减小
(4)
(5)CH3OH﹣4e﹣+H2O=HCOOH+4H+
(6)CH3OH (g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O (l)△H=﹣763.6kJ/mol
(7)c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO﹣)+2c(OH﹣)
【解析】【解答】解:(1)由图可知,曲线b降低了反应所需的活化能,则b使用了催化剂,又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,故答案为:b;放热; (2)A、由图2可知生成0.75mol/LCH3OH,则反应了0.75mol/LCO,平衡时有0.25mol/LCO,即CO的起始物质的量为(0.75mol/l+0.25mol/L)×2L=2mol,故A正确;
B、增加CO浓度,会促进氢气的转化,氢气的转化率增大,但CO的转化率减小,故B错误;
C、该反应为反应前后压强不等的反应,则压强不变时,该反应达到平衡状态,故C正确;
D、再充入1molCO和2molH2,体积不变,则压强增大,平衡正向移动,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会增大,故D错误;
故答案为:AC;(3)由图2可知,反应中减小的CO的浓度为1mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L,10min时达到平衡,
则用CO表示的化学反应速率为 =0.075mol L﹣1 min﹣1,
因反应速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)=0.075mol L﹣1 min﹣1×2=0.15mol L﹣1 min﹣1;
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)
起始(mol/L) 1 2 0
转化(mol/L) 0.75 1.5 0.75
平衡(mol/L) 0.25 0.5 0.75
则化学平衡常数K═ L2 mol﹣2=12L2 mol﹣2;
因温度升高,平衡逆向移动,反应物的浓度增大,生成物的浓度减少,平衡常数减小;
故答案为:0.15mol L﹣1 min﹣1;12L2 mol﹣2; 减小;(4)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H<0,
则温度越高,逆向反应进行的程度越大,甲醇的含量就越低,
压强增大,反应正向进行的程度大,则甲醇的含量高,则图象为
,故答案为: ;(5)甲醇质子交换膜燃料电池,工作时将甲醇转化为甲酸,负极是甲醇失电子被氧化为甲酸,电极反应为:CH3OH﹣4e﹣+H2O=HCOOH+4H+,
故答案为:CH3OH﹣4e﹣+H2O=HCOOH+4H+;(6)CO的燃烧热为283kJ/mol,则CO的与氧气反应的热化学方程式为
CO(g)+ O2(g)═CO2(g);△H=﹣283kJ/mol①
H2的燃烧热为285.8kJ/mol,则H2与氧气反应的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)═H2O(l);△H=﹣285.8kJ/mol②
由图1可知,CO与H2反应可制得甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l);△H=﹣91kJ/mol③
根据盖斯定律,则CH3OH燃烧热的热化学方程式由①+②×2﹣③可得:
CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=﹣763.6kJ/mol,
故答案为:CH3OH (g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O (l)△H=﹣763.6kJ/mol;(7)点①所示溶液中,为等浓度的醋酸和醋酸钠溶液由电荷守恒可知:c(CH3COO﹣)+c(OH﹣)=c(Na+)+c(H+),点①反应后溶液是CH3COONa与CH3COOH物质的量之比为1:1的混合物,所以c(CH3COO﹣)+c(CH3COOH)=2c(Na+),计算得到:c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO﹣)+2c(OH﹣),
故答案为:c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO﹣)+2c(OH﹣).
【分析】(1)根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂,利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化;(2)A、由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析;
B、增加CO浓度,会促进氢气的转化,但本身的转化率降低;
C、该反应为反应前后压强不等的反应;
D、再充入1molCO和2molH2,体积不变,则压强增大,平衡正向移动;(3)由图2计算用CO表示的反应速率,再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率,利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数;根据温度升高,平衡逆向移动,反应物的浓度增大,生成物的浓度减少,平衡常数减小;(4)根据温度和压强对该反应的影响来分析;(5)甲醇质子交换膜燃料电池,工作时将甲醇转化为甲酸,负极是甲醇失电子被氧化为甲酸,结合电荷守恒和原子守恒书写电极反应;(6)CO的燃烧热为283kJ/mol,则CO的与氧气反应的热化学方程式为
CO(g)+ O2(g)═CO2(g);△H=﹣283kJ/mol①
H2的燃烧热为285.8kJ/mol,则H2与氧气反应的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)═H2O(l);△H=﹣285.8kJ/mol②
由图1可知,CO与H2反应可制得甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l);△H=﹣91kJ/mol③
根据盖斯定律,则CH3OH燃烧热的热化学方程式由①+②×2﹣③可得;(7)点①所示溶液中,为等浓度的醋酸和醋酸钠溶液,醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解,溶液显示酸性.