第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题
1.二甲醚是一种清洁能源,用水煤气制取二甲醚的原理如下:
I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
II.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
500 K时,在2 L恒容密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min达到平衡,平衡时CO的转化率为80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),则下列说法不正确的是
A.0~4 min,反应I的v(H2)=0.8 mol·L-1·min-1
B.反应II中CH3OH的转化率为80%
C.反应I的平衡常数K=6.25
D.容器总压强保持不变,可证明反应体系到达平衡状态
2.下列说法正确的是( )
A.所有自发进行的化学反应都是放热反应
B.铁在潮湿空气中生锈是自发过程
C.在其他条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D.298 K时,2H2S(g)+SO2(g) ═ 3S(s)+2H2O(l)能自发进行,则其ΔH>0
3.下列措施中,不能增大化学反应速率的是
A.Cu与稀硝酸反应制取NO时,将反应的铜丝适当加热
B.用10%H2O2溶液制取O2时,添加少量MnO2
C.Fe与稀硫酸反应制H2时,用铁粉代替铁钉
D.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,加入蒸馏水
4.一定条件下,分别在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入和,发生反应:时该反应的化学平衡常数,反应体系中各物质的物质的量浓度的相关数据如下:
容器 温度/K 起始时物质的浓度() 10分钟时物质的浓度()
甲 448 3 1 0.5
乙 3 1 0.4
丙 448 3 2
下列说法不正确的是
A.甲中,10分钟内的化学反应速率:
B.甲中,10分钟时反应已达到化学平衡状态
C.乙中,
D.丙中,达到化学平衡状态时A的转化率大于
5.催化加氢合成二甲醚是一种转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:
反应II:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:
下列说法正确的是
A.提高转化为的转化率,需要研发在低温区高效的催化剂
B.其他条件不变,升高温度,反应I中的平衡转化率增大
C.时,延长反应时间或减小压强,能使的选择性由A点到达B点
D.温度高于,反应I和反应II中的平衡转化率:前者下降幅度大于后者上升幅度
6.673K时,NO2+CO=NO+CO2的基元反应历程图如图。下列说法正确的是
A.图中5种物质中c最不稳定
B.反应过程中所有化学键都断开
C.反应一定没有能量变化
D.c分子间的碰撞全部是有效碰撞
7.一定条件下,在2L密闭容器中加入等物质的量的FeO和CO,发生下列反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),在T1、T2温度下,物质的量n随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内气体的相对分子质量始终不变
B.平衡时,其他条件不变,取出适当铁可提高CO的转化率
C.该反应的△H<0,K1<K2=1.5
D.当反应进行到t1时刻仅改变一个条件,可能是通入了氮气
8.反应速率υ和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2+Cl2=2HCl的反应速率υ可表示为=k [c(H2)] m [c(Cl2)]n,式中k为常数,m、n值可用下表中数据确定之。
c(H2)/mol/L c(Cl2)/mol/L /mol/(L·s)
1.0 1.0 1.0 k
2.0 1.0 2.0 k
2.0 4.0 4.0k
由此可推得,m、n值正确的是
A.m=1,n=2 B.m=1,n=
C.m=,n=1 D.m=,n=
9.下列措施对增大反应速率明显有效的是
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸
C.用H2O2溶液制取O2时滴入少量FeCl3溶液
D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al粉改成Al片
10.奥地利物理学家Boltzmann首次把熵和混乱度定量地联系起来,即S=klnΩ(k为Boltzmann常数,Ω为混乱度,也即微观状态数,可粗略地看作空间排列的可能性数目)。在相同的温度和压强下,下列关于熵的大小排序不正确的是
A.相同质量时:C(s,金刚石)>C(s,石墨)>C(s,富勒烯)
B.1molSO2(g)>lmolCO2(g)>1molO2(g)>1molH2(g)
C.2molH2O(g)>1molH2O(g)>lmolH2O(1)>1molH2O(s)
D.1molCH3CH2CH3(g)>lmolCH3CH3(g)>lmolCH4(g)
11.下列实验中,根据对应的实验现象得出结论正确的是
选项 实验 现象 结论
A 将惰性电极插入氢氧化铁胶体中,通电一段时间后 阴极区红褐色加深 氢氧化铁胶体带正电荷
B 向盛有相同浓度KI3溶液的两支试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液 前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀 溶液中可能存在平衡:I I-+I2
C 将红热的木炭放入盛有浓硝酸的试管中 试管中有红棕色气体产生 木炭与浓硝酸反应产生NO2
D 用pH试纸分别测定0.1mol·L 1NaClO溶液和0.1mol·L 1CH3COONa溶液的pH 依据pH大小 比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
A.A B.B C.C D.D
12.氧化亚铜是一种纳米材料。工业制备原理之一:。在恒温恒容密闭容器中充入足量和发生上述反应。下列叙述正确的是
A.当混合气体压强不变时反应达到平衡状态
B.平衡后,再充入少量,平衡转化率降低
C.平衡后,增大质量,平衡向右移动
D.建立平衡过程中,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大至二者相等
13.根据相应的图像,下列相关说法正确的是
甲 : 乙: 丙: 丁:
A.图甲所示,时改变的条件只能是加入催化剂
B.图乙所示,若,则
C.图丙所示,该反应为放热反应
D.图丁所示,该反应中A、B、C、D均为气体
二、填空题
14.如图所示,B中活塞可以自由滑动.A、B中均有1molX、1molY,起始时,V(A)=V(B)=aL.关闭K,相同温度下,两容器中同时发生反应:2X(g)+2Y(g)Z(g)+2W(g)△H<0,达到平衡(Ⅰ)时,V(B)=0.8aL.
(1)达到平衡所需的时间:A B.(填“>”、“<”、或“=”,下同)
(2)W的百分含量:A B。
(3)B中X的转化率为 。
(4)若分别向A、B两个容器中加入1molHe,则A中平衡 (填“向左移动”、“向右移动”、“不移动”,下同),B中平衡 。
15.在 2L 密闭容器中进行反应:mX(g) +nY(g) pZ(g) +qQ(g),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表所示:
物质的量 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2min 末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3min 末/mol 0.8
已知:2min 内 v(Q) =0.075 mol·L-1·min-1 ,v(Z):v(Y)=1:2.
(1)2min 内 Z 的反应速率 v(Z)= mol·L-1·min-1
(2)试确定以下物质的相关量:起始时 n(Y) = mol,n(Q) = mol
(3)方程式中 m = ,n = ,p = ,q =
(4)对于该反应,能增大反应速率的措施是 (填字母)。
A.增大容器体积 B.移走部分 Q C.通入大量X D.升高温度
16.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g) cC(g)表示]化学平衡的影响,得到如图所示图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率):
分析图像,回答下列问题:
(1)在图像反应Ⅰ中,若P1
”、“<”或“=”),则此正反应为是一个气体分子数 (填“减少”或“增大”)的反应,该正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。由此判断,此反应自发进行的温度是 。(填“低温”“高温”“任何温度”)
(2)在图像反应Ⅱ中,T1 T2(填“>”、“<”或“=”),该正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图像反应Ⅲ中,若T1>T2,该反应能否自发进行 。
17.T℃时,在一个体积为2L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C的变化如图所示。
(1)写出反应的化学方程式 。
(2)0~4min时,A的平均反应速率为 。
(3)已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)T℃时,反应的平衡常数为 (保留到小数点后2位)。
(5)到达平衡时B的转化率为 。
(6)如图是上述反应平衡混合气中C的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”)。判断L1 L2(填“>”或“<”),理由是 。
18.在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.006 0.006 0.006
(1)上述反应在第5s时NO的转化率是 。用O2表示从0~2s内该反应的平均速率V(O2)= 。
(2)下图中表示NO2的变化的曲线是 。
(3)能使该反应的反应速率增大的是 。
A.及时分离出NO2气体 B.适当升高温度 C.增大O2的浓度 D.选择高效催化剂
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v(NO2)=2v(O2) B.容器内压强保持不变
C.v逆(NO)=2v正(O2) D.容器内质量保持不变;
19.烟气(主要污染物SO2、NOX)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中的SO2、NOx的含量。
(1)T℃时,利用测压法在刚性反应器中,投入一定量的NO2发生反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g)△H>0体系的总压强p随时间t的变化如下表所示:
反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30
压强/MPa 20.00 21.38 22.30 23.00 23.58 24.00 24.00
①若降低反应温度,则平衡后体系压强p 24.00MPa(填“>”、“<”或“=”)。
②15min时,反应物的转化率α= 。
③T℃时反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g)的平衡常数的值Kp= (Kp为以分压表示的平衡常数,分压等于总压乘以该气体的物质的量分数)
(2)T℃时,在体积为2L的密闭刚性容器中,投入2molNO2发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g) △H>0,实验测得:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。在温度为T℃时NO2的转化率随时间变化的结果如图所示(反应在5.5min时达到平衡):
①在体积不变的刚性容器中,投入固定量的NO2发生反应,要提高NO2转化率,可采取的措施是 、 。
②由图中数据,求出该反应的平衡常数为 。
③计算A点处= (保留1位小数)。
20.反应A(g)+B(gC(g) +D(g)过程中的能量变化如下图所示,回答下列问题。
(1)该反应是 反应(填“吸热”“放热”);
(2)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响 ,原因是 (从能量说明)
21.(1)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g) ΔH <0达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
A.升高温度 B.加入催化剂 C. 减小CO2的浓度 D.增加CO的浓度
E.分离出二甲醚
(2)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ,在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
浓度/(mol·L-1) 0.44 0.6 0.6
①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)= ;该时间内反应速率v(CH3OCH3)= 。
22.(1)能判断CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO)=c(CO2)
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示。
该条件下反应的平衡常数为 ;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0mol·L-1,则平衡时CO的浓度为 mol·L-1。
②下列措施中能使平衡时增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.增大压强
C.充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
23.合成氨对人类的生存和发展有着重要意义,1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)反应的化学平衡常数表达式为 。
(2)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是 。
序号 化学反应 的数值
①
②
(3)如图是合成氨反应平衡混合气中的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”); (填“>”“<”或“=”)原因是 。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【详解】A.500 K时,在2 L恒容密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min达到平衡,平衡时CO的转化率为80%,△n(CO)=4 mol×80%=3.2 mol,则根据物质反应转化关系可知△n(H2)=2△n(CO)=6.4 mol,故0~4 min,反应I的v(H2)=,A正确;
B.反应I发生后有发生反应II:假设反应产生CH3OCH3(g)的物质的量为x,则反应消耗CH3OH(g)的物质的量为2x,根据选项A分析可知平衡时反应产生CH3OH(g)的物质的量为3.2 mol,则反应II达到平衡后n(CH3OH)=(3.2-2x)mol,n(CH3OCH3)=x,由于2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),气体处于同一容器中,则2×(3.2-2x)=x,解得x=1.28 mol,所以反应II中CH3OH的转化率为=80%,B正确;
C.由AB分析可知,平衡时n(CH3OH)=3.2 mol-2×1.28 mol=0.64 mol,n(H2)=8 mol-6.4 mol=1.6 mol,n(CO)=4 mol-3.2 mol=0.8 mol,反应容器的容积是2 L,则c(CO)=0.4 mol/L,c(H2)=0.8 mol/L,c(CH3OH)=0.32 mol/L则反应I的化学平衡常数K,C错误;
D.反应在恒温、恒容密闭容器中进行,反应I是反应前后气体物质的量减小的反应,反应II反应前后气体的物质的量不变,若容器总压强保持不变,则气体的总物质的量不变,反应达到平衡状态,因此可证明反应体系已经到达平衡状态,D正确;
故选C。
2.B
【详解】A、能自发进行的化学反应不一定是放热反应。自发进行的条件为△G=△H-T△S<0即可,与吸热反应或放热反应无关,A不正确;
B、铁在潮湿空气中生锈是原电池原理,形成原电池的条件为自发的氧化还原反应,B正确;
C、催化剂只改变反应速率,不能使化学平衡移动,C不正确;
D、由2H2S(g)+SO2(g) ═ 3S(s)+2H2O(l)可知为熵减小的反应,即△S<0,要使反应能自发进行,则△G=△H-T△S<0,则其ΔH<0,D不正确;
故选B。
【点睛】反应是否自发进行与吸热反应或放热反应无关,有的放热反应能自发进行,有的吸热反应也能自发进行,如八水合氢氧化钡与氯化铵反应为吸热反应,但能自发进行。自发进行的条件为△G=△H-T△S<0。
3.D
【详解】A.升高温度能增大化学反应速率,故A正确;
B.添加少量MnO2,MnO2能够作催化剂,催化剂能够加快反应速率,故B正确;
C.用铁粉代替铁钉,增大了反应物的接触面积,所以能使反应速率加快,故C正确;
D.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,加入蒸馏水,相当于稀释溶液,反应速率降低,故D错误;
故选D。
4.B
【详解】A.,速率比等于计量数之比,,故A正确;
B.列三段式:设B物质变化为x, ,,解得,10minA物质浓度0.75,,小于K,所以未达平衡,故B错误;
C.甲10min时C浓度小于已中10minC浓度,说明乙反应速率慢,温度低,,故C正确;
D.由上分析,甲中10minA转化率;又因,反应正向进行,当达平衡状态A转化率大于25%;丙为同温时充入B,平衡右移,A转化率增大,故D正确;
答案选B。
5.A
【详解】A.由图可知,随着温度升高,CH3OCH3的选择性降低,要提高CH3OCH3的转化率,可以选择在低温下的催化剂,提高反应I的选择性,故A正确;
B.反应I是放热反应,其他条件不变,升高温度,反应I中CO2的平衡转化率减小,故B错误;
C.时,反应I是气体体积缩小的反应,减小压强,能使反应I的平衡向逆方向移动,CH3OCH3的平衡含量减小,则选择性减小,故C错误;
D.温度高于,CO2的平衡转化率随温度升高增大,而由图可知,CH3OCH3的选择性下降,CH3OCH3的产率降低,可推断出反应II中CO2平衡转化增大的幅度要大于反应I中CO2平衡转化减小幅度,故D错误;
故选A。
6.A
【详解】A.图中5种物质中c是过渡态,是中间产物,最不稳定,故A正确;
B.a中N-O键和b中C-O键没有全部断开,故B错误;
C.反应一定有能量变化,故C错误;
D.a与b生成c的反应是可逆反应,c分子间的碰撞只有发生反应的碰撞才是有效碰撞,故D错误;
故选A。
7.C
【分析】结合图可知,温度为T1先到达平衡,所以T1>T2,T1时消耗FeO为2.0-1.0=1.0mol,所以生成二氧化碳为1.0mol,又T2时生成二氧化碳为1.2mol,所以升温平衡向逆反应方向移动,以此解答。
【详解】A. 平衡前,随着反应的进行,气体由CO变成二氧化碳,所以容器内气体的相对分子质量一直增大,故A错误;
B. 因为铁为纯固体,所以取出适当铁,平衡不移动,CO的转化率不变,故B错误;
C. 根据以上分析,升温平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,温度高平衡常数越小,即△H<0,K1D. 在2L密闭容器中加入不反应的氮气气体,平衡不移动,故D错误;
故选C。
8.B
【详解】根据表格数据,由=k [c(H2)] m [c(Cl2)]n存在: k ×1 m×1n=1.0 k,k ×2 m×1n=2.0 k,k ×2 m×4n=4.0 k,解得:m=1,n=,故选B。
9.C
【详解】A.加水不能改变水的浓度,对反应速率没有影响,故A错误;
B.Fe与浓硫酸会发生钝化,不能继续反应,故B错误;
C.用H2O2溶液制取O2时滴入少量FeCl3溶液,FeCl3可以催化H2O2的分解,加快反应速率,故C正确;
D.将Al粉改成Al片,减小了反应物的接触面积,所以能使反应速率减慢,故D错误;
故选C。
10.A
【详解】A.质量相同时,金刚石和石墨的物质的量相同,从结构上看,金刚石比石墨排列有序,熵值低,所以相同质量时,熵值:C(s,金刚石)B.物质的量相同时,相对分子质量越大,熵值越高,故B正确;
C.同种物质而言,气态熵值大于液态熵值大于固态,物质的量越多熵值越大,故C正确;
D.物质的量相同时,相对分子质量越大,熵值越高,故D正确;
故选A。
11.B
【详解】A.将惰性电极插入氢氧化铁胶体中,通电一段时间后,阴极区红褐色加深,说明氢氧化铁胶体微粒带正电荷,而并非胶体带点,胶体为混合物,为电中性,故A错误;
B.向盛有相同浓度KI3溶液的两支试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,说明溶液中存在碘单质;后者有黄色沉淀,说明溶液中存在碘离子,即溶液中可能存在平衡:,故B正确;
C.将红热的木炭放入盛有浓硝酸的试管中,试管中有红棕色气体产生,有可能是高温使浓硝酸分解,不能说明木炭与浓硝酸发生反应,故C错误;
D.NaClO溶液具有漂白性,能漂白pH试纸,不能用pH试纸测定其溶液pH,故D错误;
故选B。
12.D
【详解】A.气体由转化为,气体物质的量保持不变,压强始终不变,A错误;
B.该反应是气体分子数不变的反应,再充入,相当于加压,平衡不移动,即的平衡转化率不变,B错误;
C.氧化铜为固体,增大固体质量,平衡不移动,C错误;
D.开始投入氧化铜和一氧化碳,起始正反应速率最大,逆反应速率为0,随着反应的进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,二者相等时达到平衡状态,D正确;
故选D。
13.C
【详解】A.密闭容器中反应达到平衡,t0时改变某一条件有如图甲所示变化,若a+b=c,则改变的条件可能是加入催化剂或增大压强,A错误;
B.反应达到平衡时外界条件对平衡影响关系如图乙所示,若P1>P2,压强大,G的体积分数大,说明加压,平衡逆向移动,所以aC.物质的含量和温度关系如图丙所示,达到平衡后,升高温度,A的百分含量增大,说明平衡逆向移动,则该反应的正反应为放热反应,C正确;
D.反应速率和反应条件变化关系如图丁所示,降低温度,平衡正向移动,则该反应的正反应为放热反应,增大压强,平衡正向移动,正反应的气体物质的量减小,则A、B、C一定是气体, D为非气体,D错误;
故选C。
14. > < 80% 不移动 向左移动
【分析】(1)由于该反应是体积减小的反应,所以在反应过程中A容器中的压强小于B容器,根据压强对反应速率的影响判断;
(2)达到平衡后B容器中压强大于A容器中的,根据压强对平衡移动的影响判断;
(3)转化率为×100%;
(4)分别向A、B两个容器中加入1molHe,A中浓度不变,B中体积增大、相当于压强减小。
【详解】(1)由于该反应是体积减小的反应,则B中的活塞可以移动,所以在反应过程中A容器中的压强小于B容器,所以B中反应的速率大于A容器中的,反应所需时间少,故答案为:>;
(2)反应开始后直到达到平衡,B容器中压强都大于A容器中的,所以B容器中反应正向进行的程度大于A容器,所以W的百分含量:A<B,故答案为:<;
(3)当V(B)=0.8aL,B的体积减小了0.2aL,则消耗了0.4aL的X,因为原来有0.5aL的X,所以转化率=,故答案为:80%;
(4)分别向A、B两个容器中加入1molHe,A中浓度不变,则A中平衡不移动;而B中体积增大、相当于压强减小,该反应为气体体积减小的反应,则平衡向左移动,故答案为:不移动;向左移动。
15. 0.05mol/(L·min) 2.3 3 1 4 2 3 CD
【分析】根据反应速率的公式及反应速率之比等于化学计量数之比计算。
【详解】(1)根据化学反应速率的数学表达式,v(Z)==0.05mol/(L·min);
(2)根据表格数据,Z的物质的量减少,即Z和Q被消耗,变化的Q的物质的量为0.075 mol·L-1·min-1×2min×2mol=0.3mol,则起始时通入Q的物质的量为(0.3+2.7)mol=3mol,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(Y)=2v(Z)=2×0.05mol/(L·min)=0.1mol/(L·min),则变化的Y的物质的量为0.1 mol/(L·min)×2L×2mol=0.4mol,即起始通入Y的物质的量(2.7-0.4)mol=2.3mol;
(3)化学计量数之比等于物质的量变化之比,即有m:n:p:q=0.1:0.4:0.2:0.3=1:4:2:3,即m=1,n=4,p=2,=3;
(4)A、增大容器的体积,体系中各物质的浓度减小,反应速率减小,A错误;
B、移走部分Q,逆反应速率减小,但随反应的进行正反应速率减小,B错误;
C、通入大量X,正反应速率增大,C正确;
D、升高温度,正逆反应速率均增大,D正确。
答案为CD。
16.(1) 增大 放热 任何温度
(2) > 放热
(3)能自发进行
【详解】(1)由P10;反应Ⅰ中恒压下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,△H<0;放热、熵增反应一定存在△G<0,反应在任何温度下均能自发进行;
(2)反应Ⅱ中T1温度下反应先达到平衡状态,说明T1>T2;温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应;
(3)反应Ⅲ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响,说明压强变化不能影响平衡,此反应为气体分子数不变的反应(a+b=c),反应过程中熵变很小,△S≈0,若T1>T2,恒压下温度越高α(A)越小,说明升高温度平衡向左移动,正反应为放热反应,△H<0,则△H-T△S<0,反应能自发进行。
17. 2A+B C 放热 0.52(mol/L) 2 25% 压强 < 合成C的反应是放热反应,压强相同时,温度升高,平衡逆向移动,C的体积分数减小
【详解】(1) 由图像可以看出,反应中A、B的物质的量减小,C的物质的量增多,则A、B为反应物,C为生成物,且△n(A):△n(B):△n(C)=0.8mol:0.4mol:0.4mol=2:1:1,则反应的化学方程式为:2A+B C,故答案为:2A+B C;
(2) 0~4min时,A的平均反应速率为:,故答案为:;
(3) K(300℃)>K(350℃),说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故答案为:放热;
(4) T℃时,反应的平衡常数为:k== 0.52(mol/L) 2,故答案为:0.52(mol/L) 2;
(5)到达平衡时B的转化率为:×100%=25%,故答案为:25%;
(6) 2A+B C为放热反应,若升高温度平衡逆向移动,前期的体积分数减小,与图像矛盾;若增大压强,平衡向正向移动,C的体积分数增大,故改变条件为压强;压强相同时,温度升高,平衡逆向移动,C的体积分数减小,L118.(1) 70% 0.0015mol/(L s)
(2)b
(3)BCD
(4)BC
【分析】(1)一氧化氮的转化率是已反应的一氧化氮与起始时一氧化氮的物质的量的比值;先计算一氧化氮的反应速率,再根据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计量数之比计算氧气的反应速率;
(2)根据表格知,随着反应的进行,一氧化氮的物质的量减小,则平衡向正反应方向移动,二氧化氮的物质的量逐渐增大,根据一氧化氮和二氧化氮之间转化关系式计算平衡时二氧化氮的物质的量,从而确定曲线;
(3)根据外界条件对反应速率的影响分析解答;
(4)当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,由此衍生的一些物理量也不变。
【详解】(1)上述反应在第5s时消耗NO是0.020mol-0.006mol=0.014mol,则NO的转化率是0.014mol/0.020mol×100%=70%;根据表中数据可知0~2s时,v(NO)=,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计量数之比,所以v(O2)=1/2v(NO)=0.0015mol/(L s);
(2)根据表格知,随着反应的进行,一氧化氮的物质的量减小,则平衡向正反应方向移动,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)=(0.020-0.006)mol=0.014mol,根据二氧化氮和一氧化氮的关系式知,平衡状态时生成n(NO2)等于参加反应的n(NO),所以为0.014mol,c(NO2)=0.014mol÷2L=0.007mol/L,所以表示NO2的变化的曲线是b;
(3)A.及时分离出NO2气体,反应速率降低,A错误;
B.适当升高温度,反应速率增大,B正确;
C.增大O2的浓度,反应速率增大,C正确;
D.选择高效的催化剂,增大反应速率,D正确;
答案选BCD;
(4)A.v(NO2)=2v(O2)时,该反应不一定达到平衡状态,A错误;
B.该反应是一个气体气体体积改变的可逆反应,当达到平衡状态时,各物质的浓度不变,则容器内压强保持不变,B正确;
C.v逆(NO):v正(O2)=2:1时,该反应达到平衡状态,C正确;
D.根据质量守恒定律知,混合物质量始终不变,所以不能据此判断是否达到平衡状态,D错误;
答案选BC。
【点睛】本题考查化学反应速率、影响化学平衡的因素与平衡状态的判断等,难度中等,注意平衡状态判断选择判断的物理量,应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。
19. < 45% 13.5MPa 升高温度 将生成物之一及时分离 0.25mol/L 9.1
【详解】(1)①该反应的△H>0,说明反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,气体分子数减小,则平衡后体系的压强小于原平衡,即p<24.00MPa;
②设起始投入的NO2的物质的量为n mol,列三段式有:
根据阿伏伽德罗定律PV=nRT,温度体积一定时,物质的量与压强成正比,则,解得;
③同②,设平衡转化率为x,则有,可解得反应的平衡转化率x=60%,则平衡常数;
(2)①由题干信息,反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g) △H>0,要提高NO2的转化率,可使平衡正向移动,采取的措施可以是升高温度或将生成物之一及时分离;
②NO2的起始投入量为2mol,体积为2L,根据图象可知在5.5min时,反应达到平衡,NO2的平衡转化率为50%,则,因此平衡常数;
③已知,v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c2(NO)·c(O2),当反应达到平衡时,v正=v逆,则,A点时,NO2的转化率为30%,此时c(NO2)=,c(NO)=,c(O2)=,则=。
20. 放热 )不影响 催化剂不改变平衡的移动。
【详解】(1)由图可知,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,故答案为放热;(2)催化剂不改变反应的起始状态,加入催化剂对反应热无影响;原因是催化剂不改变平衡的移动。
点睛:本题考查化学平衡移动及反应热,为高频考点,把握温度、催化剂对平衡的影响等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意催化剂不影响平衡移动,题目难度不大。
21. CE > 0.04mol/L 0.16mol/ (L·min)
【详解】(1)A. 该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小,A不选;
B. 加入催化剂,平衡不移动,转化率不变,B不选;
C. 减少CO2的浓度,平衡右移,CO转化率增大,C选;
D. 增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低,D不选;
E. 分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大,E选;
故要提高CO的转化率,可以采取的措施是CE;
(2)①此时的浓度商,反应未达到平衡状态,向正反应方向进行,故v(正)>v(逆);
②设平衡时CH3OCH3(g)、H2O的浓度为(0.6mol·L-1+x),则甲醇的浓度为(0.44mol·L-1-2x),根据平衡常数表达式,解得x=0.2 mol·L-1,故此时c(CH3OH)=0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1,甲醇的起始浓度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,10 min内变化的浓度为1.6 mol·L-1,故v(CH3OH)==0.16 mol·(L·min)-1。
22. BC 2.0 1.33 A
【分析】(1)紧扣化学平衡的特征进行判断,一是正、逆反应速率相等,一是变量不变;
(2)①先利用平衡常数的本义式求算出平衡常数,再利用三段式和平衡常数进行计算;
②在化学方程式确定后,平衡常数只是温度的函数;
【详解】(1)A.该反应是一个气体分子总数前后不变的反应,所以在恒温恒容条件下,压强始终不变,A项排除;
B.浓度不变是化学平衡建立的一个重要特征,B项可选;
C.v正(H2)代表氢气的消耗速率,v逆(H2O)代表了水的消耗速率(从反应式可以看出,与氢气的生成速率相等),所以此等式的成立代表了氢气的生成速率与消耗速率相等,反应达平衡,C项可选;
D.平衡时是浓度不变,不是相等,也不是成比例,所以D项排除;
所以答案选择BC项。
(2)①据图分析平衡时二氧化碳的浓度分别为0.5mol/L,二氧化碳的浓度变化为:1.5mol/L-0.5mol/L=1mol/L,根据反应方程式可以知道反应生成CO的浓度为1mol/L,则该反应的平衡常数K===2.0;
若CO2起始时的浓度为2.0mol/L,据反应方程式可以知道,反应消耗的二氧化碳的浓度与生成CO的浓度相等,设二者的浓度为xmol/L,则平衡时二氧化碳的浓度为(2.0-x)mol/L,
K==2.0,解得x=,所以平衡时CO的浓度为1.33mol/L、二氧化碳的浓度为(2.0- )mol/L= x=mol/L;
②所给比例式即为该反应的平衡常数,而平衡常数只随温度变化而变化,不随浓度、压强等变化。该反应是正向吸热的反应,温度升高,平衡常数将增大。
A.升高温度,平衡正向进行,平衡常数增大,A项正确;
B.增大压强,平衡不动,平衡常数也不变,B项错误;
C.充入一定量的二氧化碳,平衡正向移动,但因为温度不变,平衡常数不变,C项错误;
D.铁粉为固体,再加入铁粉,平衡不发生移动,该反应的平衡常数不变,D项错误;
所以答案选择A项。
23.(1)
(2)N 与H2反应的平衡常数远大于N 与O 反应的平衡常数,平衡常数越大,N 的转化率越高,固氮效果越好。
(3) 压强 < 反应为放热反应,压强相同时,升高温度,平衡逆向移动,NH3的体积分数降低,所以L1<L2。
【详解】(1)根据化学平衡常数的定义可知,故答案为:;
(2)平衡常数越大,说明反应物转化率越高,N 与H2反应的平衡常数远大于N 与O 反应的平衡常数,所以与H2反应时,N 的转化率更高,故答案为:N 与H2反应的平衡常数远大于N 与O 反应的平衡常数,平衡常数越大,N 的转化率越高,固氮效果越好。
(3)工业合成氨反应为气体分子数减少的反应,温度相同时,加压平衡正向移动,NH3的体积分数增大;该反应为放热反应,压强相同时,升高温度,平衡逆向移动,NH3的体积分数降低,故X代表压强,L线代表温度,且 L2>L1,故答案为:压强;<;反应为放热反应,压强相同时,升高温度,平衡逆向移动,NH3的体积分数降低,所以L1<L2。
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