第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题
1.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。由此可知,下列说法中正确的是
A.该反应是熵增大的反应
B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂
C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应
2.下列叙述正确的是
A.甲烷的燃烧热为ΔH=-890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
B.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
C.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+(2×283.0)kJ/mol
D.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.3kJ·mol-1,则1mol SO2、0.5mol O2充分反应后,放出热量98.3kJ
3.已知可逆反应: ,在某密闭体系中进行该反应,反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.为逆反应的活化能,为正反应的活化能
B.任何条件下,该反应一定能自发进行
C.,该反应为吸热反应
D.活化能越大,反应越容易进行
4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.开启可乐瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
B.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
C.实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D.石灰岩受地下水长期溶蚀形成溶洞
5.下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A.工业合成氨,反应条件选择高温
B.在密闭容器中发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),压缩容器,体系颜色加深
C.使用催化剂可增大SO2的转化率
D.其它条件不变时,升高温度可增强醋酸溶液的导电能力(忽略挥发情况)
6.下列说法不正确的是( )
A.只有当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学变化
B.能发生有效碰撞的分子必须具有足够高的能量
C.无论是吸热反应还是放热反应,升高温度都能增大活化分子百分数
D.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
7.下列反应或现象描述正确,并能用勒夏特列原理解释的是
A.将溶液加热,溶液颜色变深
B.对,压缩容器体积增加压强,平衡体系颜色变深
C.反应,扩大容器体积,平衡逆向移动,所以平衡体系颜色变深
D.对于,为使氨的产率提高,理论上应采取高温高压的措施
8.某小组欲探究某反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行如表实验(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是
编号 0.01mol/L酸性KMnO4 溶液体积/mL 0.1mol/LH2C2O4 溶液体积/mL 水的体积 /mL 反应温度 /℃ 反应时间 /min
I 2 2 0 20 2.1
II 2 V1 1 20 5.5
III 2 V2 0 50 0.5
A.V1=1,V2=2
B.实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响
C.实验III中用KMnO4浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1·min-1
D.若改用0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,将不能达到实验目的
9.分析如下操作对平衡影响的实验,说法正确的是
步骤1:活塞从Ⅰ处→拉至Ⅱ处
步骤2:活塞从Ⅱ处→推向Ⅰ处
A.步骤1混合气颜色变浅,再无明显变化
B.步骤1减小压强,此反应平衡不移动
C.步骤2混合气颜色先变深后变浅,变浅的原因是消耗更多
D.步骤2因温度不变,但,故平衡发生逆向移动
10.向体积为1L的密闭容器中充入一定量CH3OH(g),发生反应:。
编号 温度(℃) 起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol)
CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g)
Ⅰ T1 0.40 0.16 0.16
Ⅱ T2 0.20 0.09 0.09
下列说法不正确的是
A.T1>T2
B.T1℃,该反应的平衡常数K=4
C.II中反应的任何时刻都存在:
D.T1℃达平衡时,向该容器中充入0.04molCH3OH(g)和0.02molCH3OCH3,反应将逆向移动
11.乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器体积为1L]。下列分析不正确的是
A.乙烯气相直接水合反应的 H<0
B.图中压强的大小关系为p1<p2<p3
C.图中a点对应的平衡常数K=
D.达到平衡状态a、b所需要的时间:a<b
12.对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是
A.4v正(O2)=5v逆(NO)时,达到化学平衡状态
B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到化学平衡状态
C.达到化学平衡状态后,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率的关系为2v正(NH3)=3v正(H2O)
13.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。下列叙述错误的是
A.若v正(NH3)=v逆(O2)时,则反应达到平衡状态
B.NH3的浓度不再变化时,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若扩大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率也减小
D.若单位时间内生成2xmolNH3的同时生成3xmolH2O,则反应达到平衡状态
14.反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.该反应为放热反应
B.改变反应条件,反应物的转化率一定不变
C.充分反应后,原料的转化率可达100%
D.该反应中,断裂反应物化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量
15.可以作为分解的催化剂,催化机理是:
ⅰ.;
ⅱ._______。
分解反应过程中能量变化如下图所示,下列判断不正确的是
A.曲线②为含有的反应过程
B.反应ii为
C.反应ⅰ和ⅱ均为放热过程
D.反应ⅰ的反应速率可能比反应ⅱ慢
二、填空题
16.哈伯的合成氨反应开创了人工固氮的先河,为解决人类的粮食危机做出了重大贡献。
(1)在500℃时,分别将2molN2和6molH2充入一个容积为1L的恒容密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如表:
t/min 0 5 10 15 20 25 30
n(H2)/mol 6.00 4.50 3.60 3.30 3.03 3.00 3.00
n(NH3)/mol 0 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00
①10min内H2的平均反应速率为 ,达到平衡状态时,N2的转化率为 ,平衡常数K为 (保留两位小数)。
②相同温度下,若向相同容积的另一容器中投入N2、H2、NH3各2mol,此时v正 v逆(填“>”“<”“=”)。
(2)在两个压强相等,温度分别为T1和T2的容器中充入由1molN2和3molH2组成的混合气体,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),平衡后改变容器体积,容器内N2的体积分数随压强的变化如图所示。
①根据题中信息可得:温度T1 T2(填“>”或“<”)。
②B、C两点的平衡常数大小关系为KB KC(填“>”“<”或“=”,下同)。
③A点和B点混合气体的密度大小关系:ρA ρB。
17.一定条件下,在2L恒容密闭容器中发生反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。开始时加入2molNO2、3molC,在2min末测得N2的物质的量是0.4mol。
(1)在2min末,c(NO2)= mol·L-1。
(2)若改变下列一个条件,推测反应速率发生的变化,用“增大”、“减小”或“不变”来回答下列问题。
①将容器的体积变为3L,化学反应速率 。
②加入少量的碳,化学反应速率 。
(3)在不改变反应条件的情况下,通过实验监测发现在2min~7min内N2和NO2的物质的量浓度的变化曲线如图所示。
①a= (保留两位有效数字);
②7min时,正反应速率 (填“>”、“<”或“=”)逆反应速率,此时混合气体的平均相对分子质量为 (保留三位有效数字)。
18.在常压和500℃时把O2和SO2按1∶2体积比混合,如果混合前O2有10mol,平衡时SO3占总体积的91%,求:
(1)平衡时有 摩尔O2转化。
(2)混合气中SO2的体积分数为 。
(3)SO2的转化率 。
19.在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:
(1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。
(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。
①T 100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。
(3)温度T时反应达第一次平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,达到新的平衡后与第一次平衡相对比:颜色 (填“变深”或“变浅”或“不变”),c(NO2)/c(N2O4)的值 (填“增大”、“减小”或“不变”)
20.回答下列问题:
(1)对于下列反应:2SO2 + O22SO3。
①若2min内SO2的浓度由6 mol/L下降为2 mol/L,那么,用SO2表示的化学反应速率 。
②如果开始时SO2浓度为4mol/L,2min后反应达平衡,若这段时间内v(O2)为0.5mol/(L· min),那么2min时SO2的浓度为 。
(2)下图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a到b的过程中改变的条件可能是 ;b到c过程中改变的条件可能是 ; 若增大压强时,反应速度变化情况画在c—d处 。
21.在容器体积可变的密闭容器中,反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)在一定条件下达到平衡。
完成下列填空:
(1)若该反应经过2秒钟后达到平衡,NH3的浓度增加了0.4mol/L,在此期间,正反应速率(H2)的值为( )
A 0.6mol/(L·s) B 0.45 mol/(L·s) C 0.3 mol/(L·s) D 0.2 mol/(L·s)
(2)在其他条件不变的情况下,增大容器体积以减小反应体系的压强, (选填“增大”、“减小”,下同), ,平衡向 方向移动(选填“正反应”、“逆反应”)。
(3)在其他条件不变的情况下,升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为 反应(选填“吸热”、“放热”)。
(4)如图为反应速率(ν)与时间(t)关系的示意图,由图判断,在t1时刻曲线发生变化的原因是 (填写编号)。
a.增大H2的浓度 b.缩小容器体积 c.加入催化剂 d.升高温度
改变条件后,平衡混合物中NH3的百分含量 (选填“增大”、“减小”、“不变”)。在一定条件下,反应2A+BC达到平衡。
(5)若升高温度,平衡向正反应方向移动,则逆反应是 热反应;
(6)若增加或减少B时,平衡不移动,则B是 态;
(7)若A、B、C均为气态,将6mol A、3mol B充入容积为0.5L的密闭容器中,进行反应。经5s后,测得容器内有1mol B,则用A表示的反应速率为 , 5s末时C的物质的量浓度为 。
22.为了防止枪支生锈,常将枪支的钢铁零件放在NaNO2和NaOH的混合溶液中进行化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密的保护层——“发蓝”。其过程可用下列化学方程式表示:
①3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑
② Na2FeO2+ NaNO2+ H2O→ Na2Fe2O4+ NH3↑+ NaOH
③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH
请回答下列问题:
(1)配平化学方程式②:
(2)上述反应①中被氧化的物质是 。若有2mol Na2FeO2生成,则反应①中有 mol电子发生转移。
(3)关于“发蓝”的过程,下列说法不正确的是_______(填字母)。
A.该过程不会产生污染 B.反应③生成的四氧化三铁具有抗腐蚀作用
C.反应①②③均是氧化还原反应 D.反应①②中的氧化剂均为NaNO2
(4)当混合溶液中NaOH浓度过大,“发蓝”的厚度会变小,其原因是 。
23.
(1)A和B反应生成C,假定反应刚开始只有A、B,它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L,B的浓度为0.6mol/L,C的浓度为0.6mol/L。则在这2 min内反应的平均速率 = mol/(L· min), = mol/(L· min),该反应2 min内A、B、C三种物质的化学反应速率之比为: 。
(2)某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如上图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
①该反应的化学方程式为 ;
②从开始至2min,Z的平均反应速率为 。
24.过氧化钠是一种重要的强氧化剂,也能作为封闭生态系统的CO2吸收剂和生氧剂,其反应原理为:2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2。答下列问题:
(1)上述反应中两种同周期原子的半径大小为 (填写元素符号)。反应中破坏的化学键类型有 。
(2)S和O位于元素周期表同一主族,非金属性:S O(填“<”、“>”或“=”),用一个化学方程式说明判断的理由: 。
(3)过氧化钠在日常保存时常因发生反应:,而发生变质。
①该反应的平衡常数表达式为 。
②向保存在恒温密闭容器中过氧化钠中通入少量O2,固体质量将 (“增大”、“减小”或“不变”,下同),达到新平衡时容器内气体的压强将 。
(4)利用如图装置探究Na2O2与SO2反应的产物。实验中当通入二氧化硫气体,将带有火星的木条插入试管C中,木条复燃。有同学猜测,B中反应后的固体产物可能是亚硫酸钠和硫酸钠的混合物。
①该同学认为存在硫酸钠的原因是 (用化学方程式解释)。
②设计一个简单的实验证明是否存在硫酸钠。简要地写出实验的步骤、现象和结论 。
25.已知NO2和N2O4可以相互转化: 2NO2(g)N2O4(g) △H<0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2 L的恒温密闭容器中,物质浓度随时间变化关系如图所示,回答下列问题:
(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线 表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是 。
(2)反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因是 ;前10 min内用NO2表示的化学反应速率 (NO2)= mol/(L·min);d点的平衡常数的数值是 (计算结果保留一位小数或分数表示)。
(3)恒温恒容条件下,下列选项一定可以判断反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的依据有 ;
a.混合气体颜色不变 b.混合气体的密度保持不变
c. (NO2)=2 (N2O4) d.混合气体的平均相对分子质量保持不变
达到平衡状态后,恒温恒容条件下再充入一定量NO2,比值 选填“增大”、“减小”、“不变”)。
26.汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g) 2NO(g)ΔH>0,已知该反应在2404℃,平衡常数K=6.4×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟时达平衡O2的物质的量为0.5mol,则5分钟内N2的反应速率为 ,N2的转化率是 。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志是___________。
A.消耗1molN2同时生成1molO2 B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变 D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下图变化趋势正确的是 (填字母序号)。
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数 (填“变大”、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应 (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是 。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】A.根据题意,该反应生成物的气体分子数比反应物的气体分子数少,熵减小,A错误;
B.催化剂只改变反应速率,与反应能否自发进行无关,B错误;
C.根据题意,汽车排气管上装催化转化器,便能发生反应,说明该反应常温下能自发进行,催化剂只改变反应速率,即催化剂条件只是加快反应的速率,C正确;
D.反应正向自发进行需满足,由选项A可知,则,所以该反应常温下能正向自发进行,因为正反应是放热反应,D错误;
故选C。
2.C
【详解】A.燃烧热的定义为1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,此时H的稳定氧化物为液态水,选项给出的热化学方程式中水为气态,不能表示甲烷燃烧热的热化学方程式,A错误;
B.稀硫酸和氢氧化钡反应生成水和硫酸钡,硫酸钡生成沉淀时还会有热量放出,因此选项中给出的热化学方程式的ΔH不是该反应的真实值,B错误;
C.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则表示CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-(2×283.0)kJ/mol,因此2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的ΔH=+(2×283.0)kJ/mol,C正确;
D.该反应为可逆反应,因此,1mol SO2和0.5mol O2不能完全反应,反应放出是热量小于98.3kJ,D错误;
故答案选C。
3.C
【详解】A.由图可知,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,故A错误;
B.△H>0,△S<0,△H-T△S>0,任何条件下,该反应都不能自发进行,故B错误;
C. 焓变等于正逆反应的活化能之差,则△H=E1-E2>0,该反应为吸热反应,故C正确;
D.活化能越大、反应速率越慢,活化能越小、反应速率越快,故D错误;
故选C。
4.B
【详解】A. 可乐中存在平衡:H2CO3 H2O+CO2,开启可乐瓶,瓶内压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即向生成二氧化碳气体的方向移动,故能用平衡移动原理解释,A不选;
B.反应H2+I2 2HI是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强改变并不能使平衡发生移动,混合气体加压后颜色变深,是因为I2的浓度增大,不能用平衡移动原理解释,B选;
C.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气,是因为氯气与水反应存在以下平衡:,饱和食盐水中氯离子浓度较大,从而使平衡逆向移动,可以减小氯气的溶解损失,能用平衡移动原理解释,C不选;
D.石灰岩形成与反应:CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2,能用平衡移动原理解释,D不选;
故选:B。
5.D
【详解】A.合成氨反应为N2+3H2 2NH3 ΔH<0,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,不利于氨气的合成,合成氨时选择高温的目的是考虑催化剂的催化活性,与可逆反应无关,不能用勒夏特列原理解释,故A错误;
B.H2(g)+I2(g) 2HI(g)为气体体积不变的反应,压缩容器体积后压强增大,平衡不移动,但容器体积缩小I2(g)的浓度增大,导致混合气体颜色加深,与可逆反应无关,不能用平衡移动原理解释,故B错误;
C.催化剂可加快反应速率,但催化剂不能使该平衡发生移动,无法增大SO2的转化率,不能用勒夏特列原理解释,故C错误;
D.醋酸的电离过程吸热,其它条件不变时,升高温度醋酸的电离平衡正向移动,醋酸根离子、氢离子浓度增大,增强了醋酸溶液的导电能力,能用勒夏特列原理解释,故D正确;
故选:D。
6.D
【详解】A.当碰撞的分子具有足够的能量时才能成为活化分子,且适当的取向时发生有效碰撞,可发生化学反应,故A正确;
B.能发生有效碰撞的分子必须具有为活化分子,需具有足够高的能量,故B正确;
C.升高温度,分子的能量增大,增大活化分子百分数,故C正确;
D.活化分子发生碰撞时,只有适当的取向时,才能发生有效碰撞,故D错误。故选:D。
7.A
【详解】A.将 FeCl3 溶液加热,溶液颜色变深是因为FeCl3的水解是吸热反应,加热可以促进水解的进行,生成更多的Fe(OH)3,从而溶液颜色加深,故A现象描述正确,并能用勒夏特列原理解释;
B.对 2HI H2+I2(g) ,压缩容器体积,导致紫色的碘蒸气浓度增大,体系颜色变深,但由于该反应前后气体系数和相等,所以增大压强,平衡不移动,故B现象描述正确,但不能用勒夏特列原理解释;
C.反应 2NO2(g) N2O4(g) ,扩大容器体积的瞬间,由于气体浓度减小,体系颜色变浅;由于减小压强,平衡逆向移动,气体颜色又有所加深,故C现象描述错误,正确的现象是先变浅后变深;
D.对于 N2+3H2 2NH3 ΔH<0 ,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施,之所以采用高温,是考虑到速率的问题,高压可以用勒夏特列原理解释,但高温不能,故D不选;
故选A。
8.C
【详解】A.探究某反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,则控制变量为浓度、温度,其它量要相同,故V1=1,V2=2,A正确;
B.实验I、III变量为温度,目的是探究温度对化学反应速率的影响,B正确;
C.实验III中用KMnO4浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01mol·L-1·min-1,C错误;
D.若改用0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,高锰酸钾过量,不能褪色,不能达到实验目的,D正确;
故选C。
9.C
【分析】是气体体积减小的反应,步骤1:活塞从Ⅰ处→拉至Ⅱ处,体积增大,NO2的浓度减小,颜色变浅,同时体系压强减小,平衡逆向移动,混合气体的颜色又逐渐加深;步骤2:活塞从Ⅱ处→推向Ⅰ处,体积减小,NO2的浓度增大,颜色加深,同时体系压强增大,平衡正向移动,混合气体的颜色又逐渐变浅,以此解答。
【详解】A.由分析可知,该反应的正反应是气体体积减小的反应,活塞从Ⅰ处→拉至Ⅱ处使体积变大,NO2的颜色变浅,同时体系压强减小,平衡逆向移动,混合气体的颜色又逐渐加深,故A错误;
B.该反应的正反应是气体体积减小的反应,活塞从Ⅰ处→拉至Ⅱ处使体积变大,压强减小,平衡逆向移动,故B错误;
C.该反应的正反应是气体体积减小的反应,活塞从Ⅱ处→推向Ⅰ处使体积减小,NO2的浓度增大,颜色变深,同时压强增大,平衡正向移动,消耗更多,颜色又变浅,故C正确;
D.该反应的正反应是气体体积减小的反应,活塞从Ⅱ处→推向Ⅰ处使体积减小,压强增大,平衡正向移动,故D错误;
故选C。
10.D
【分析】实验Ⅰ中,平衡时CH3OCH3(g)和H2O(g)的物质的量均为0.16mol,CH3OH(g)的物质的量为0.4mol-0.32mol=0.08mol,K1====4;实验Ⅱ中,平衡时CH3OCH3(g)和H2O(g)的物质的量均为0.09mol,CH3OH(g)的物质的量为0.2mol-0.18mol=0.02mol,K2====20.25,据此作答。
【详解】A.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,由K2>K1可知T1>T2,故A正确;
B.由分析可知,T1℃,该反应的平衡常数K=4,故B正确;
C.实验Ⅱ中,CH3OH起始物质的量为0.2mol,则起始浓度为0.2mol/L,依据物料守恒可知,故C正确;
D.T1℃达平衡时,平衡时CH3OCH3(g)和H2O(g)的物质的量均为0.16mol,CH3OH(g)的物质的量为0.08mol;向该容器中充入0.04molCH3OH(g)和0.02molCH3OCH3,Qc====2答案选D。
11.D
【详解】A.依据图象分析,在同一压强下,随着温度的升高,乙烯的平衡转化率降低,说明该反应正方向为放热反应,即ΔH<0,A正确;
B.由方程式C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知,该反应的正反应是气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的平衡转化率提高,因此压强的大小关系是p1<p2<p3,B正确;
C.a点处乙烯的平衡转化率为20%,则平衡时 n(C2H4)=1mol×20%=0.2mol,则平衡时n(C2H4)=1mol-0.2mol=0.8mol,结合方程式可知平衡时n(H2O)=0.8mol,n(C2H5OH)=0.2mol,容器体积为1L,所以平衡常数K==,C正确;
D.由于b点温度比a点高,且压强比a点大,所以反应速率快,达到平衡所需时间短,D错误;
综上所述答案为D。
12.A
【详解】A.4v正(O2)=5v逆(NO)时,反应进行的方向相反,且两种物质表示的速率之比等于化学计量数之比,所以反应达到化学平衡状态,A正确;
B.单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3,则反应进行的方向相同,所以反应不一定达到化学平衡状态,B不正确;
C.达到化学平衡状态后,若增大容器容积,则反应物和生成物的浓度都减小,所以正反应速率减小,逆反应速率减小,C不正确;
D.化学反应速率的关系为2v正(NH3)=3v正(H2O)时,反应进行的方向相同,且两种物质表示的速率之比不等于化学计量数之比,所以反应未达平衡状态,D不正确;
故选A。
13.A
【详解】A.若5v正(NH3)=4v逆(O2)时,则反应达到平衡状态,A错误;
B.NH3的浓度不再变化时,则反应达到平衡状态,B正确;
C.达到化学平衡时,若扩大容器体积,各物质浓度减小,则正反应速率减小,逆反应速率也减小,C正确;
D.若单位时间内生成2xmolNH3的同时生成3xmolH2O即消耗2xmolNH3,则反应达到平衡状态,D正确。
故选A。
14.A
【详解】A.由图可知,该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,故A正确;
B.由图可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,故B错误;
C.由方程式可知,该反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,原料的转化率不可能达100%,故C错误;
D.由图可知,该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,则断裂反应物化学键吸收的能量小于形成生成物化学键放出的能量,故D错误;
故选A。
15.C
【分析】可以作为分解的催化剂,反应前后化学性质不变,故反应ii为;
【详解】A.曲线②活化能小于曲线①,故曲线②为含有催化剂的反应过程,A项正确;
B.根据上述分析,反应ii为,B项正确;
C.根据曲线②能量变化,反应ⅰ为吸热反应,反应ⅱ为放热反应,C项错误;
D.反应ⅰ的活化能大于反应ⅱ,故反应ⅰ的反应速率可能比反应ⅱ慢,D项正确;
答案选C。
16.(1) 0.24mol/(L·min) 50% 0.15 <
(2) < = <
【详解】(1)①,,所以平衡时的转化率为%=50%,平衡常数。
②用浓度熵与K的关系判断反应进行方向,,所以这个时刻反应向逆方向进行,所以。
(2)①该反应正向为放热反应,所以温度升高,平衡逆向移动,的体积分数增大,如图,相同压强下,温度下,大,所以温度大于。
②平衡常数只与温度有关,B和C两点温度相同,所以两点的平衡常数相等。
③由公式和得,A、B两点P相等,所以V与n成正比,气体总物质的量越大,V越大,所以会越小。由图温度下的A点,平衡逆向移动,气体物质的量增大,减小,所以。
17. 0.6 减小 不变 0.33 = 39.7
【详解】(1)2min末测得N2的物质的量是0.4mol,根据反应方程式可知Δn(NO2)=0.8mol,所以此时容器中n(NO2)=2mol-0.8mol=1.2mol,容器体积为2L,所以c(NO2)=0.6mol/L;
(2)①容器体积增大,各气体物质的浓度减小,反应速率减小;
②碳为固体反应物,加入少量碳对反应速率没有影响,即反应速率不变;
(3)①设4min时N2的浓度为x mol/L,初始投料为2molNO2、3molC,容器体积为2L,列三段式有:
根据图象可知1-2x=x,解得x=0.33mol/L,即a=0.33;
②据图可知7min时N2和NO2的浓度不再改变,说明反应达到平衡,所以正反应速率=逆反应速率;平衡时c(NO2)=0.2mol/L,c(N2)=0.4mol/L,根据反应方程式可知c(CO2)=0.8mol/L,所以混合气体中n(NO2):n(N2):n(CO2)=0.2:0.4:0.8=1:2:4,则混合气体的平均相对分子质量为=39.7。
18.(1)9.38
(2)6.01%
(3)93.8%
【详解】(1)由题意列三段式如下:,则,解得x=9.38 mol,故此处填9.38;
(2)平衡时SO2的体积分数等于其物质的量分数,故SO2的体积分数=;
(3)SO2的转化率=。
19. 大于 0.0010 0.36 mol·L-1 大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.0020 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1,c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1,K2=1.3 mol·L-1 逆反应 变深 减小
【分析】(1)随温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡向正反应方向移动,即△H>0;根据0~60s时段,N2O4浓度变化情况可以求出v(N2O4);根据图象中的数据,可以求出平衡常数K;
(2)①N2O4(g)2NO2(g),△H>0,升温,平衡右移,c(N2O4) 降低;根据 c=v(N2O4)× t,可以求出N2O4气体、NO2气体变化的浓度,然后根据第二次反应达平衡时,求出总c(NO2)、c(N2O4),进而求出K2;
(3)反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡向着气体体积减小的方向移动,判断c(NO2)/c(N2O4)的值变化情况;体积减小造成气体的浓度增大是主要因素,所以混合气体的颜色加深。
【详解】(1)随温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡向正反应方向移动,即△H>0;在0~60 s时段,N2O4浓度变化为0.1-0.04=0.06mol/L,反应速率v(N2O4)为=0.06/60=0.0010 mol·L-1·s-1;根据图象中的数据可知,反应的平衡常数K=c2(NO2)/c(N2O4)=0.122/0.04=0.36 mol·L-1;
综上所述,本题答案是:大于,0.0010,0.36 mol·L-1。
(2)①c(N2O4) 降低,平衡向正反应方向移动,因为正反应方向吸热,T大于100 ℃;
综上所述,本题答案是:大于;反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高。
②反应达到平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.0020 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1,c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1,K2=c2(NO2)/c(N2O4)=0.162/0.02≈1.3 mol·L-1 ;
综上所述,本题答案是:平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.0020 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1,c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1,K2=1.3 mol·L-1 。
(3)反应容器的容积减少一半,压强增大,正反应方向气体体积增大,增大压强向着气体体积减小的方向移动,即平衡向逆反应方向移动;由于气体体积减小,造成气体的浓度增大的影响比平衡左移造成NO2(g)浓度减小的影响要大,所以达到新的平衡后与第一次平衡相对比颜色变深;由于平衡左移,c(NO2)减小,c(N2O4)增大,所以c(NO2)/c(N2O4)的值减小;
综上所述,本题答案是:逆反应, 变深,减小。
【点睛】针对于N2O4(g)2NO2(g),△H>0,其它条件下不变,增大压强,平衡向左移动,二氧化氮的量稍有减小,由于气体的体积减小的影响较大,即气体的浓度增加较多,所以最终混合和气体的颜色比改变条件前颜色要深。
20.(1) 2mol/(L·min) 2mol/L
(2) 升高温度 完全分离出SO3
【解析】(1)
①若2min内SO2的浓度由6 mol/L下降为2 mol/L,则用SO2表示的化学反应速率为=2mol/(L·min),故答案为:2mol/(L·min);
②如果开始时SO2浓度为4mol/L,2min后反应达平衡,若这段时间内v(O2)为0.5mol/(L· min),则2min时SO2的浓度为4mol/L—0.5mol/(L· min)×2min×2=2mol/L,故答案为:2mol/L;
(2)
由图可知,a点瞬间条件变化时,正逆反应速率均增大,逆反应速率大于正反应速率,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为体积减小的放热反应,则a到b的过程中改变的条件是升高温度;b点瞬间条件变化时,正反应速率不变,逆反应速率为0,则b到c过程中改变的条件为完全分离出三氧化硫;该反应为体积减小的反应,增大压强,正逆反应速率均增大,正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,则c—d处反应速度变化图示如下:,故答案为:升高温度;完全分离出SO3;。
21. C 减小 减小 逆反应 放热 c 不变 放 固(纯液) 1.6mol/(L·s) 4 mol/L
【分析】(1)2秒钟后达到平衡,NH3的浓度增加了0.4mol/L,v(NH3)==0.2mol/(L s),结合反应速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
(2)减小反应体系的压强,正逆反应速率均减小,但该反应为气体体积缩小的反应,则平衡逆向移动;
(3)升高温度平衡向吸热反应方向移动;
(4)t1时刻,正逆反应速率同等程度的增大;催化剂对化学平衡无影响;
(5)升温平衡向吸热的分析移动;
(6)增加或减少B时,平衡不移动,说明B的浓度没有变化,B不是气体;
(7)反应速率=。
【详解】(1)2秒钟后达到平衡,NH3的浓度增加了0.4mol/L,v(NH3)==0.2mol/(L s),由反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=0.2mol/(L s)×=0.3mol/(L s),故答案为C;
(2)减小反应体系的压强,正逆反应速率均减小,但该反应为气体体积缩小的反应,减小压强向气体体积增大的方向移动,则平衡向逆反应方向移动;
(3)升高温度平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应;
(4)t1时刻,正逆反应速率同等程度的增大,且平衡不移动,则改变的条件为催化剂,故答案为c;催化剂对化学平衡无影响,则平衡混合物中NH3的百分含量不变;
(5)升温平衡正向移动,说明正反应是吸热反应,则逆反应是放热反应;
(6)增加或减少B时,平衡不移动,说明B的浓度没有变化,B不是气体是固体或液态;
(7)若A、B、C均为气态,将6mol A、3mol B充入容积为0.5L的密闭容器中,进行反应。经5s后,测得容器内有1mol B,△c(B)==4mol/L,根据2A+BC可知,△c(A)=△c(B)×=8mol/L,用A表示的反应速率为=1.6 mol/(L·s),5s末时C的物质的量浓度=△c(B)=4mol/L。
22.(1)6;1;5;3;1;7;
(2) Fe 4
(3)AC
(4)反应③可逆,氢氧化钠浓度过大,平衡向逆反应方向移动
【详解】(1)化学反应②中,Fe元素的化合价升高了一价,但元素的化合价降低了6价,所以Na2FeO2的系数是6,NaNO2的系数是1,根据原子守恒,Na2Fe2O4的系数是3,水前面系数是5,氨气的前面系数为1,故答案为:6;1;5;3;1;7;
(2)化合价升高元素Fe所在的反应物Fe是还原剂,Fe元素从0价升高到+2价失去2个电子,则有2molNa2FeO2生成,有4mol电子转移,故答案为:Fe;4;
(3)A.该生产过程生成的氨气是有毒气体,会污染空气,故A错误;
B.四氧化三铁性质稳定,具有抗腐蚀作用,故B正确;
C.反应①②均是有元素化合价变化的反应,是氧化还原反应,反应③中没有化合价的变化不是氧化还原反应,故C错误;
D.反应①②中化合价降低的N元素所在的反应物NaNO2是氧化剂,故D正确。
故选AC。
(4)反应Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O═Fe3O4+4NaOH可逆,当氢氧化钠浓度过大,平衡向逆反应方向移动,此时四氧化三铁的量会减小,“发蓝”的厚度会变小,故答案为:反应③可逆,氢氧化钠浓度过大,平衡向逆反应方向移动。
23.(1) 0.1 0.2 1 ∶2∶3
(2) 3X+Y2Z 0.05mol/(L·min)
【详解】(1)由题意可知在这2 min内反应的平均速率 =(1mol/L-0.8mol/L)÷2min=0.1 mol/(L·min),=(1mol/L-0.6mol/L)÷2min=0.2 mol/(L·min)。反应速率之比是相同时间内浓度的变化量之比,该反应2 min内A、B、C三种物质的化学反应速率之比为0.2 ∶0.4 ∶0.6=1 ∶2 ∶3,答案:0.1;0.2;1 ∶2 ∶3;
(2)①根据图像可知x与y的物质的量减少,是反应物,z是生成物,2min时反应达到平衡状态,此时x减少0.3mol,y减少0.1mol,z增加0.2mol,因此根据变化量之比是化学计量数之比可知该反应的方程式为3X+Y2Z; ②从开始至2min,Z的浓度变化量是0.2mol÷2L=0.1mol/L,所以平均反应速率为0.1mol/L÷2min=0.05mol/(L·min)。答案:3X+Y2Z;0.05mol/(L·min)。
24. r(C)>r(O) 离子键、共价键 < 2H2S+O2=2S↓+2H2O K=c(O2) 增大 不变 Na2O2+SO2=Na2SO4 取少量样品于试管中,加蒸馏水完全溶解;加足量盐酸酸化后,滴加少量BaCl2溶液;若出现白色沉淀,证明存在Na2SO4
【分析】在2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2的反应中有钠元素、氧元素、碳元素,氧元素、碳元素位于同一周期,两种同周期原子的半径大小为r(C)>r(O);Na2O2、NaCO3是离子化合物,而CO2是共价化合物,而氧气中含有共价键,反应中破坏的化学键类型有离子键、共价键;根据同一主族元素从上到下的递变规律来判断非金属性的强弱;根据化学平衡移动原理来解决化学平衡问题;设计实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO4,根据亚硫酸钠和硫酸钠的性质来进行鉴别。
【详解】(1) 在2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2的反应中有钠元素、氧元素、碳元素,氧元素、碳元素位于同一周期,两种同周期原子的半径大小为r(C)>r(O);Na2O2、NaCO3是离子化合物,而CO2是共价化合物,而氧气中含有共价键,反应中破坏的化学键类型有离子键、共价键;故答案为r(C)>r(O) 离子键、共价键;
(2) 根据同一主族元素从上到下的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱的递变规律,来判断非金属性的强弱,则硫的非金属性小于氧的非金属性,如可以向硫化氢溶液中通入氧气,会产生淡黄色沉淀,2H2S+O2=2S↓+2H2O,故答案为< 2H2S+O2=2S↓+2H2O;
(3) 过氧化钠在日常保存时常因发生反应:,而发生变质,在这个反应中只氧气为气体,所以该反应的平衡常数表达式为K=c(O2);向保存在恒温密闭容器中过氧化钠中通入少量O2,平衡向逆向移动,固体质量将增大,因为气体只有氧气,温度不变,平衡常数不变,氧气的浓度不变,达到新平衡时容器内气体的压强不变;故答案为K=c(O2) 增大 不变 ;
(4)探究Na2O2与SO2反应的产物,当通入二氧化硫气体,将带有火星的木条插入试管C中,木条复燃,证明有氧气生成,有同学猜测,B中反应后的固体产物可能是亚硫酸钠和硫酸钠的混合物,也可能是过氧化钠把二氧化硫氧化生成了硫酸钠,该同学认为存在硫酸钠的原因是Na2O2+SO2=Na2SO4,
②设计实验证明是否存在硫酸钠,可以用盐酸酸化的氯化钡来检验,步骤如下:取少量样品于试管中,加蒸馏水完全溶解;加足量盐酸酸化后,滴加少量BaCl2溶液;若出现白色沉淀,证明存在Na2SO4。
25. X bd NO2的浓度增大 0.04 1.1 a d 增大
【分析】(1)在反应进行的0~10min内,曲线X的浓度变化为0.4mol/L,Y的浓度变化为0.2mol/L,由方程式的化学计量数关系,可确定曲线X、Y所表示的物质浓度随时间发生的变化;曲线中,a、c点对应的浓度仍随时间而改变,b、d点对应的浓度保持不变。
(2)反应进行至25 min时,X曲线表示的NO2的浓度发生突增;前10 min内,NO2的浓度变化为0.4mol/L;d点的平衡常数的数值与b点相同,可采集b点数据,计算平衡常数。
(3)a.混合气体颜色不变,则c(NO2)不变;
b. 恒温恒容条件下,混合气体的密度始终不变;
c.达平衡前,始终存在(NO2)=2(N2O4);
d.混合气体的平均相对分子质量保持不变,则混合气体的物质的量不变。
达到平衡状态后,恒温恒容条件下再充入一定量NO2,相当于原平衡体系加压,由此可推出平衡移动情况及比值的变化。
【详解】(1)在反应进行的0~10min内,曲线X的浓度变化为0.4mol/L,Y的浓度变化为0.2mol/L,由方程式的化学计量数关系,可确定曲线X表示NO2的浓度随时间发生的变化,Y表示N2O4的浓度随时间发生的变化;曲线中,a、c点对应的浓度仍随时间而改变,未达平衡,b、d点,物质的浓度保持不变,则表示化学反应处于平衡状态。答案为:X;bd;
(2)反应进行至25 min时,X曲线表示的NO2的浓度发生突增,则曲线发生变化的原因是NO2的浓度增大;前10 min内,NO2的浓度变化为0.4mol/L,则(NO2)= =0.04mol/(L·min);d点的平衡常数的数值与b点相同,可采集b点数据,计算平衡常数K==1.1。答案为:NO2的浓度增大;0.04;1.1;
(3)a.混合气体颜色不变,则c(NO2)不变,反应达平衡状态,a符合题意;
b. 恒温恒容条件下,气体的质量、容器的容积不变,混合气体的密度始终不变,反应不一定达平衡状态,b不合题意;
c.达平衡前,不管反应是否达平衡,始终存在(NO2)=2(N2O4),则反应不一定达平衡状态,c不合题意;
d.混合气体的平均相对分子质量保持不变,则混合气体的物质的量不变,反应达平衡状态,d符合题意。答案为:a d;
达到平衡状态后,恒温恒容条件下再充入一定量NO2,相当于原平衡体系加压,平衡正向移动,比值增大。答案为:增大。
【点睛】求d点的平衡常数时,若我们直接采集图中d点的数据,很难得到准确值,若进行估算,必然产生偏差,从而得出错误的结论。若我们想到在反应过程中,温度始终不变,平衡常数始终不变,则可以寻找能确定准确数值的点采集数据,从而确保结果的准确性。
26.(1) 0.05mol·L-1·min-1 50%
(2)AD
(3)AC
(4)不变
(5) 向正反应方向进行 浓度商Qc【解析】(1)
5分钟后O2的物质的量为0.5mol,Δn(O2)=1mol-0.5mol=0.5mol,根据方程式可知Δn(N2)=0.5mol,容器体积为2L,所以v(N2)==0.05mol·L-1·min-1;
(2)
A.消耗1molN2同时生成1molO2,即正逆反应速率相等,反应达到平衡,A符合题意;
B.根据质量守恒,气体总质量不变,容器恒容则体积不变,所以无论是否平衡密度都不发生改变,B不符合题意;
C.气体总质量不变,反应前后气体系数之和相等,则气体总物质的量不变,所以无论是否平衡,混合气体平均相对分子质量都不发生改变,C不符合题意;
D.2v正(N2)=v逆(NO),即v正(N2)=v逆(N2),反应达到平衡,D符合题意;
综上所述答案为AD;
(3)
A.该反应焓变大于0,为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,A正确;
B.催化剂可以加快反应速率,但不影响平衡时NO的浓度,B错误;
C.温度越高反应速率越快,达到平衡所需时间越短,该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,氮气的平衡转化率增大,C正确;
综上所述答案为AC;
(4)
该反应前后气体系数之和相等,压强不影响平衡,所以再冲入NO后达到的平衡与原平衡等效,NO的体积分数不变;
(5)
此时Qc==9×10-4<64×10-4,所以反应向正反应方向进行