第二章《化学反应的方向、限度与速率》巩固练习
一、单选题
1.对于可逆反应:mA(g)+nB(g) xC(g);△H=?,在不同温度及压强条件下,反应物A的转化率如图所示,下列判断正确的是
A.△H>0,m+n>x B.△H>0,m+n<x
C.△H<0,m+n<x D.△H<0,m+n>x
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CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1,反应前CO物质的量为12 mol,平衡后CO物质的量为10 mol。下列说法正确的是
A.升高温度,CO浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.反应前H2S物质的量为7 mol
C.通入H2S后,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.达到平衡后,再充入4 mol H2S和2 mol H2,平衡不移动
3.在一定条件下,能说明可逆反应达到平衡状态的是
A.正反应速率逐渐增大的状态 B.正、逆反应速率相等的状态
C.逆反应速率逐渐减小的状态 D.正、逆反应速率不相等的状态
4.固溶体作为金属催化剂,能有效促进电化学还原,反应产生和的共同中间体在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.固溶体催化剂对生成有较高选择性
B.制约还原为反应速率的是
C.由生成的反应为
D.只有化学键的形成
5.我国科学成果日新月异。下列对科技成果解读错误的是
科技成果摘录 化学解读
A 以淀粉为原料制备钠离子电池负极材料—硬炭 发生了氧化还原反应
B 首次实现液体火箭动力(液氧和煤油)重复使用 煤油在氧气中燃烧是放热反应
C 利用铜金催化剂电还原制CO进而合成正丙醇 铜金提高反应速率和平衡转化率
D 发现了利用光伏从空气中提取水制取氢气的新方法 太阳能→电能→化学能
A.A B.B C.C D.D
6.将CaCO3放入密闭的真空容器中,反应:CaCO3 (s) CaO(s)+CO2(g)达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是
A.平衡常数减小 B.CaO物质的量不变 C.CO2浓度不变 D.CO2浓度变大
7.已知: △H,不同条件下反应过程能量变化如图所示,下列说法中正确的是
A.过程b使用了催化剂 B.反应的△H>0
C.使用催化剂可以降低反应的△H D.过程b发生两步反应,第一步为放热反应
8.下列说法正确的是
A.已知 △H=+41.2kJ·mol-1,则该反应△S>0
B.反应用E表示键能,则该反应△H=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl)-4E(Si-Si)
C.反应在恒温恒压容器中的反应热和恒温恒容容器中的反应热相同
D.如果反应△H<0,△S>0,则该反应在任何温度下都可以快速完成
9.下列关于活化能的说法正确的是
A.合成氨反应中逆反应的活化能小于正反应的活化能
B.反应中的催化剂一般通过降低反应的活化能来加快反应速率
C.H+和 OH-在水溶液中的反应,需要的活化能较高
D.活化能越小,反应越难进行
10.下列反应中,熵显著增加的反应是
A.
B.
C.
D.
11.(s)与CO(g)主要发生如下反应。
①
②
反应的还原产物与温度密切相关。其他条件一定,(s)和CO(g)反应达平衡时,CO(g)的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.反应的焓变为
B.根据图象推测,应当小于0
C.反应温度越高,主要还原产物中铁元素的价态越低
D.温度高于1040℃时,(s)和CO(g)发生的主要反应的化学平衡常数
12.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
13.T℃时,体积均为0.5L的两个恒温恒容密闭容器中发生可逆反应: ()。保持温度不变,实验测得起始和平衡时的有关数据如下表:
实验编号 起始时各物质物质的量/ 达平衡时体系能量的变化
① 3 1 0 放热
② 0.9 0.3 1.4
③ 0.9 0.3 0.4
下列叙述中错误的是A.实验①小于实验③中的百分含量
B.实验①和实验②平衡时的浓度相等
C.实验②达到平衡时吸收的热量
D.其它条件不变,若实验①保持恒容绝热,则达到平衡时放出热量小于
二、填空题
14.已知:H2(g)+O2(g)H2O(g),反应过程中能量变化如图所示,请回答下列问题。
(1)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(I)相比,活化能_____,单位体积内活化分子的百分数__,因此反应速率____,(前面的三个空填“增大”“减小”“不变”)你认为最可能的原因是_______。
(2)在一固定容积的密闭容器中,进行如下反应:CsH2OgCOgH2g。若容积体积为2L,反应10s H2质量增加0.4g,则该时间内CO的反应速率为___。若增加炭的量,则正反应速率____(选填“增大”、“减小”、“不变”)。若增大压强,化学平衡向_____移动(选填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)若降低温度,平衡逆向移动,则正反应是______反应(选填“吸热”或“放热”)。
15.燃煤排放的尾气中含有二氧化硫、氮氧化物(主要为NO)等污染物,工业上采用不同的方法脱硫脱硝。
(1)工业用漂白粉溶液脱硫脱硝,SO2和NO转化率分别达到100%和92.4%。
①写出漂白粉溶液与SO2反应的离子方程式:___。
②相对于SO2,NO更难脱除,其原因可能是___。(填字母)
a.该条件下SO2的氧化性强于NO
b.燃煤排放的尾气中NO的含量多于SO2
c.相同条件下SO2在水溶液中的溶解性强于NO
③NO转化率随溶液pH变化如图所示。NO中混有SO2能提高其转化率,其原因可能是___。
(2)工业上把尾气与氨气混合,通过选择性催化剂,使NO被氨气还原为氮气,SO2吸附在催化剂表面:当催化剂表面SO2达到饱和后,进行催化剂再生同时产生亚硫酸铵而脱硫。
①NO脱除的化学反应方程式为__。
②工业上催化剂再生采取的措施为___。
(3)电子束尾气处理技术是用电子束照射含有水蒸气和空气的尾气,产生强活性O把NO和SO2氧化而除去。在实际处理中需向尾气中通入一定量氨气,这样处理得到的产物为___(写化学式)。
16.Ⅰ.某温度时,在一个容积为2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图1所示,2分钟时达到平衡状态。根据图中数据,填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为___________;
(2)反应开始到平衡状态建立,用气体Z表示的反应速率为___________;
(3)若反应容器体积可变,则充入氦气会使反应速率___________(填“变快”、“变慢”或“不变”)。
Ⅱ.尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。
(4)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,在等温等容的容器中,其方程式如下:
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g)
①时,CO2的转化率随时间的变化关系如图2所示,达平衡时NH3的转化率为___________;
②下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
A.反应中CO2与NH3的物质的量之比为1:2
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每断裂6 mol N-H键,同时断裂2 mol H-O键
17.在某温度下,将H2和I2各1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0,充分反应达到平衡后,测得c(H2)=0.08mol/L,容器内压强为p(Pa)。
(1)保持容器容积不变,向其中再加入1molH2,反应速率_______(填“加快”、“变慢”或“不变”),平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(2)保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率_______(填“加快”、“变慢”或“不变”),平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(3)该反应的化学平衡常数K=__________。
(4)在上述温度下,将容器体积压缩至原来的一半,混合气体颜色将_______(填序号)
A.加深 B.变浅 C.先变深后变浅 D.先变浅后变深 E.不变
(5)在上述温度下,将H2和I2各2mol的气态混合物充入10L的恒容密闭容器中,达到化学平衡状态时,c(H2)= ______,容器内压强为_________。
18.反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),在一容积可变的密闭容器中进行,试回答:
(1)将容器的体积缩小一半,其正反应速率_______(填“增大”、“不变”或“减小”,下同),平衡_______移动(填“不”、“向正反应方向”或“向逆反应方向”,下同)。
(2)保持体积不变,充入氩气使体系压强增大,其正反应速率_______,平衡_______移动。
(3)保持体积不变,充入氢气,其正反应速率_______,平衡_______移动。
19.工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:
CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0
(1)图1是表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入5mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况.反应第10分钟达到平衡,从反应开始到平衡,用H2表示平均反应速率v(H2)=______。
(2)图2表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A______C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A______C,由状态B到状态A,可采用______的方法(填“升温”或“降温”)。
(3)恒容条件下,下列措施中能使减小的有______
A.升高温度 B.充入He气 C.再充入2molCO和5molH2 D.使用催化剂
20.已知反应,在一密闭容器中达到平衡,改变下列条件,判断其正反应速率变化情况。
(1)增加的量,其正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”,下同)。
(2)将容器的容积缩小一半,其正反应速率________。逆反应速率________
(3)保持容器容积不变,充入使体系压强增大,其正反应速率________。
(4)保持压强不变,充入使容器的容积增大,其正反应速率________。
21.在N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0中,在一定条件下达到化学平衡状态,则改变下列条件对化学平衡产生什么影响?(选填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)
①恒容,充入氢气,_______。
②恒容,充入HCl气体,_______。
③恒容,充入氖气,_______。
④恒压,充入氖气,_______。
⑤其它条件不变,升高温度,_______。
⑥其它条件不变,缩小容器的体积,_______。
⑦其它条件不变,加入催化剂,_______。
22.(1)向一体积不变的密闭容器中加入、和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示。图2为时刻后改变反应条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知阶段为使用催化剂;图1中阶段未画出。
①,阶段改变的条件为_________,________B的起始物质的量为________。
②为使该反应的反应速率减慢且平衡向逆反应方向移动可以采取的措施有_________。
(2)某小组利用溶液和硫酸酸化的溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知:(未配平)。
实验编号 酸性溶液的体积 溶液的体积 的体积 实验温度/℃ 溶液褪色所需时间
① 10 35 25
② 10 10 30 25
③ 10 10 50
①表中___________mL,___________mL
②探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对反应速率影响的实验编号是____________。
③实验①测得溶液的褪色时间为2min,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率_______________.
④已知50℃时与反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变,请在坐标图中,画出25℃时的变化曲线示意图。_________
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】由图(1)知,p2到达平衡时所用时间长,p1到达平衡时所用时间短,所以p2的反应速率慢,p1的反应速率快,压强越大反应速率越快,所以p2<p1;增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动,由图像知,压强增大,A的转化率增大,平衡向正反应方向移动,所以反应前的计量数之和大于反应后的计量数之和,B为气态,即m+n>x;由图(2)知,随着温度的升高,A的转化率减低,平衡向逆反应方向移动,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以逆反应方向是吸热反应,正反应是放热反应,即△H<0,只有D符合;
答案选D。
2.D
【详解】A.升高温度,CO浓度增加,说明平衡逆向移动,表明该反应是放热反应,故A错误;
B.设反应前H2S物质的量为a mol;
,a=6;反应前H2S物质的量为6 mol,故B错误;
C.通入H2S后,正逆反应速率均增大,故C错误;
D.达到平衡后,再充入4 mol H2S和2 mol H2,Q=,所以平衡不移动,故D正确;
选D。
3.B
【详解】在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等且大于0,答案选B。
4.D
【详解】A.由图象分析,生成甲烷的最大能垒相对能量低,所以在该催化剂表面更容易生成甲烷,即固溶体催化剂对生成有较高选择性,A项正确;
B.制约反应速率的应该是最高能垒的吸热反应,所以制约还原为反应速率的是,B项正确;
C.反应在催化剂表面吸附状态下发生,由图象可知是参加反应,所以由生成的反应为,C项正确;
D.属于化学变化,且为吸热反应,所以既有化学键断裂也有化学键生成,D项错误;
故选:D。
5.C
【详解】A.淀粉中碳元素化合价不为0,由淀粉制硬炭,碳元素化合价变为0,有化合价变化,属于氧化还原反应,故A正确;
B.物质燃烧放热,煤油在氧气中燃烧是放热反应,故B正确;
C.催化剂降低反应活化能,同倍数提高正、逆反应速率,平衡不移动,不能提高平衡转化率,故C错误;
D.利用光伏从空气中提取水制取氢气,太阳能转化为电能,电解水制取氢气,电能又转化为化学能,故D正确;
选C。
6.C
【详解】A.平衡常数K和温度有关,温度不变,平衡常数不变,A错误;
B.缩小容器容积,压强增大,平衡逆向移动,n(CaO)减小,B错误;
C.K=c(CO2),K不变,则c(CO2)也不变,C正确;
D.c(CO2)不变,D错误;
故选C。
7.A
【分析】催化剂能降低活化能,曲线b的活化能低于曲线a的活化能,说明过程b使用了催化剂。通过起始反应物总能量高于生成物总能量可知该反应为放热反应;
【详解】A.使用催化剂可以降低反应的活化能。由图中信息可知,过程b的活化能比过程a的低,因此可以判断过程b使用了催化剂,A正确;
B.由图中信息可知,该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量,故该反应为放热反应,反应的△H<0,B错误;
C.催化剂可以同等程度地加快正反应速率和逆反应速率,因此,使用催化剂不能可以改变反应的△H,C错误;
D.由图中信息可知,过程b发生两步反应,第一步生成中间产物,中间产物的总能量高于反应物,因此第一步为吸热反应,D错误;
故答案为:A。.
8.A
【详解】A.反应能自发进行,,该反应的,则,A项正确;
B.△H=反应物总键能-生成物总键能,一个Si中含有2个Si-Si键,则反应的△H=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl)-2E(Si-Si),B项错误;
C.在恒温恒容容器中,随着反应进行,气体分子数减小,气体体积不变,则压强减小,达平衡时,恒温恒容容器中压强小于恒温恒压容器中的压强,增大压强,该反应平衡正向移动,在两种条件下,反应进行程度不同,反应热不同,C项错误;
D.△H<0,△S>0,则,只能说明该反应能在任何温度下自发进行,D项错误;
答案选A。
9.B
【详解】A. 反应热等于正反应的活化能与逆反应的活化能之差,合成氨反应中正反应为放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,故A错误;
B. 催化剂可降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大反应速率,故B正确;
C. H+和 OH-发生中和反应生成水时,没有化学键的断裂过程,活化能几乎为0,故C错误;
D. 活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量之差叫该反应的活化能,所以活化能越小,反应越容易进行,故D错误;
答案选B。
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.C
【分析】反应的还原产物与温度密切相关。根据(s)和CO(g)反应达平衡时,CO(g)的体积分数随温度的变化关系,温度低于570℃时,随温度升高,CO(g)的体积分数增大,可知温度低于570℃时,主要发生反应;温度高于570℃时,随温度升高,CO(g)的体积分数减小,可知温度高于570℃时,主要发生反应。
【详解】A.根据盖斯定律(②-①)得的焓变为,故A正确;
B.根据图象,温度低于570℃时,随温度升高,CO(g)的体积分数增大,可知小于0,故B正确;
C.温度低于570℃时,主要还原产物为Fe,温度高于570℃时,主要还原产物为FeO,故C错误;
D.温度高于1040℃时,(s)和CO(g)发生的主要反应为;温度高于1040℃时,CO(g)的体积分数小于20%,化学平衡常数,故D正确;
选C。
12.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。
13.A
【详解】A.将实验③中起始充入的0.4mol全部转化为反应物,则起始投入(0.9+0.6)=1.5mol,(0.3+0.2)=0.5mol,则实验①的起始投料是实验③的2倍,实验①相当于增大压强,该反应是气体分子数减小的反应,则达到平衡时,平衡正向移动,实验①大于实验③中的百分含量,A错误;
B.将实验②中起始充入的1.4mol全部转化为反应物,则起始投入(0.9+2.1)=3mol,(0.3+0.7)=1mol,则实验①和实验②反应物起始投料完全相同,则平衡时的浓度相等,B正确;
C.实验②中反应吸收热量,实验①、②反应的起始投料相同,平衡时的物质的量相等,由实验①反应放出0.6Q kJ能量,则逆反应吸收0.4Q kJ能量,则②中吸收的热量为(0.4-0.3)mol×Q kJ/mol=0.1QkJ,C正确;
D.其他条件不变,若实验①保持恒容绝热,该反应是放热反应,随反应进行,温度升高,反应向逆反应的方向移动,达到平衡时放出热量小于,D正确;
故选:A。
14. 减小 增大 增大 使用催化剂 0.01 mol/(L·s) 不变 逆向 吸热
【分析】(1)图象分析虚线是降低反应的活化能,化学平衡不变化,单位体积内活化分子数增多反应速率加快,改变的条件是加入了催化剂;
(2)根据题意找出氢气的物质的量浓度变化量,结合及速率之比等于化学计量数之比计算;C为纯固体,增加用量,速率不变;该反应为气体体积增大的反应,增大压强向体积缩小的方向移动。
(3)依据升温对平衡的影响效果分析作答。
【详解】(1)图象分析可知,虚线表示的是降低反应的活化能,单位体积内活化分子数增多反应速率加快,但达到平衡状态相同,化学平衡不变化,改变的条件是加入了催化剂;故答案为减小;增大;增大;使用催化剂;
(2)若容器体积为2L,反应10 s氢气质量增加0.4g,可知△c(H2)==0.1mol/L,v(H2)==0.01mol/(L.s),由速率之比等于化学计量数之比可知,该时间内一氧化碳的反应速率为0.01mol/(L.s);若增加炭的量,则正反应速率不变;该反应为气体体积增大的反应,若增大压强,化学平衡向逆向移动,
故答案为0.01;不变;逆向;
(3)若降低温度,平衡逆向移动,则正反应是吸热反应,故答案为吸热。
15. Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+ c SO2与漂白粉反应促使溶液pH降低(或SO2溶于水形成酸性溶液),导致次氯酸浓度增大,氧化性增强; 6NO+4NH35N2+6H2O 催化剂转入足量氨水中浸泡 (NH4)2SO4、NH4NO3
【详解】(1)①漂白粉中含有CaCl2和Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分,具有强氧化性,与SO2的反应的离子方程式为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+;故答案为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+;
②a.根据①的分析,体现SO2的还原性,应是该条件下SO2的还原性强于NO,故a错误;
b.反应物的转化率与物质的含量多少无关,且煤燃烧产生SO2多于NO,故b错误;
c.相同条件下,SO2的水溶液中的溶解性强于NO,使用漂白粉进行脱硫、脱硝时,在水溶液环境中进行,气体的溶解度越高,则反应的可能性越高,与事实相符,故c正确;
答案为c;
③脱硝的反应方程式为2NO+3ClO-+H2O=2H++2NO+3Cl-,如图所示,NO的转化率随pH的降低而升高,漂白粉与SO2发生的离子方程式为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+,溶液的酸性增强,使次氯酸的浓度增大,氧化性增强,有利于NO的转化;故答案为SO2与漂白粉反应促使溶液pH降低(或SO2溶于水形成酸性溶液),导致次氯酸浓度增大,氧化性增强;
(2)①NO被氨气还原为N2,其反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O;故答案为6NO+4NH35N2+6H2O;
②根据题中信息,当催化剂表面SO2达到饱和,进行催化剂再生同时产生亚硫酸铵而脱硫,将催化剂转入足量氨水中浸泡,利用氨水显碱性,SO2为酸性氧化物,SO2转化成亚硫酸铵,达到催化剂的再生;故答案为将催化剂转入足量氨水中浸泡;
(3)强活性O把NO和SO2氧化生成HNO3和H2SO4,再通入一定量氨气,得到产物为(NH4)2SO4、NH4NO3;故答案为(NH4)2SO4、NH4NO3。
16. Y+3X2Z 0.05 mol/(L·min) 变慢
30% CD
【详解】(1)从开始到平衡,X的物质的量变化了1.0mol-0.7mol=0.3mol,Y的物质的量变化了1.0mol-0.9mol=0.1mol,Z的物质的量变化了0.2mol,各物质变化的物质的量之比等于方程式的计量数之比,该反应在2min后各物质的物质的量不再变化,反应达到了平衡状态,说明该反应是可逆反应,故该反应的化学方程式为Y+3X2Z;
(2)反应开始到平衡状态建立,用气体Z表示的反应速率为=0.05 mol/(L·min);
(3)若反应容器体积可变,则充入氦气会使容器体积变大,各物质浓度都降低,反应速率变慢。
(4)①时,假设起始时加入的CO2的物质的量为1mol,则加入的NH3为4mol,CO2的转化率为60%,即反应了0.6molCO2,根据反应方程式,同时消耗1.2molNH3,则达平衡时NH3的转化率为×100%=30%;
②A.反应中CO2与NH3的物质的量之比为1:2和是否平衡无关,故A不选;
B.该反应中反应物和生成物均为气体,混合气体总质量是定值,容器体积不变,所以混合气体密度是一直不变的,故当混合气体的密度不随时间的变化而变化不能判断是否达到平衡状态,故B不选;
C.该反应中反应物和生成物均为气体,混合气体总质量是定值,但反应前后气体系数之和不相等,所以混合气体的总物质的量是变化的,则混合气体的平均相对分子质量是变化的,当混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化时,反应达到了平衡状态,故C选;
D.2molNH3中有6molN-H键,1molH2O中有2molO-H键,单位时间内每断裂6 mol N-H键,同时断裂2 mol H-O键,即正逆反应速率相等,故达到了平衡状态,故D选;
故选CD。
17. 加快 向正反应方向 变慢 不 0.25 A 0.16mol/L 2p(Pa)
【分析】根据有效碰撞理论和勒夏特列原理原理综合判断反应速率和平衡移动,根据平衡常数公式计算K,并运用K值计算平衡时物质浓度。
【详解】(1)增大反应物浓度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动;
(2)保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),容器体积增大,物质浓度下降,反应速率变慢,反应前后气体分子数不变,平衡不移动;
(3)依题意可知,平衡时c(I2)=c(H2)=0.08mol/L,生成c(HI)=0.04mol/L,平衡常数K==0.25;
(4)体积压缩一半,浓度增大一倍,平衡不移动,气体颜色加深;
(5)设H2消耗浓度为xmol/L,则平衡时c(I2)=c(H2)=(0.2-x)mol/L,c(HI)=2xmol/L,根据平衡常数K为0.25,带入平衡时各物质浓度求得x=0.04,c(I2)=c(H2)=0.16mol/L,
c(HI)=0.08mol/L,压强为原来的2倍,即2p(Pa)。
18. 增大 不 不变 不 增大 向正反应方向
【分析】压强对反应速率的影响必须通过浓度起作用,若压强改变使参加反应的气体的浓度增大、则反应速率增大;如使得参加反应的气体质的浓度不变、则反应速率不变;如使得气体反应物的浓度减小,则反应速率减小。有气体参加的可逆反应,通过缩小体积增大压强时,平衡朝气体分子总数减小的方向移动,若气体分子数不变,则平衡不移动。
【详解】(1)将容器的体积缩小一半,气体反应物的浓度增大、则其正反应速率增大,H2(g)+I2(g) 2HI(g)反应气体分子总数不变,通过缩小体积增大压强时,平衡不移动。
(2)保持体积不变,充入氩气使体系总压强增大,气体反应物的浓度不变、则其正反应速率不变,且平衡不移动。
(3)保持体积不变,充入氢气,只有氢气的浓度增大、则正反应速率增大,且平衡向正反应方向移动。
19. 0.15mol·L-1·min-1 < = 升温 A
【详解】(1)由图1可知,起始时CO为2mol,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;故答案为0.15mol L-1 min-1;
(2)压强越大化学反应速率越大,压强A<C,所以反应速率A<C;
化学平衡常数只与温度有关,A、C点温度相同所以化学平衡常数相对;相同压强下,温度从T1到T2,氢气体积分数增大平衡逆向移动,正反应是放热反应,平衡向吸热方向移动,说明T1<T2;由B到A采用升温方法,故答案为<;=;升温;
(3)A.该反应正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应移动,n(CH3OH)/n(CO)减小,故A正确;B.充入He(g),使体系压强增大,容器的容积不变,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO)不变,故B错误;C.再充入2molCO和5molH2,相当于对原平衡加压,平衡正向移动,n(CH3OH)/n(CO)增大,故C错误;D.使用催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO)不变,故D错误;故答案为A。
20. 不变 增大 增大 不变 减小
【详解】(1)铁为固体,其浓度为常数,增加Fe的量,其正反应速率不变;
(2)将容器的体积缩小一半,水蒸气、氢气的浓度均加倍,其正反应速率变快,逆反应速率增大;
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,与反应相关的各物质的物质的量不变,浓度不变,其正反应速率不变,逆反应速率不变;
(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,水蒸气、氢气的浓度减小,其正反应速率减小,逆反应速率减小。
【点睛】保持体积不变,充入N2使体系压强增大,与反应相关的各物质的物质的量不变,浓度不变,其正反应速率不变,逆反应速率不变,为易错点。
21. 正向移动 正向移动 不移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 不移动
【详解】①增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,恒容时充入H2,增大H2浓度,平衡正向移动;
②减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动,恒容时充入HCl,将与NH3反应使NH3浓度减小,平衡正向移动;
③恒容时充入氖气,气态反应物与气态生成物浓度均保持不变,平衡不移动;
④减小压强,平衡向气体体积增大方向移动,恒压时充入氖气,容器体积增大,反应体系分压减小,平衡逆向移动;
⑤升高温度,平衡向吸热方向移动,反应为放热反应,其他条件不变,升高温度,平衡逆向移动;
⑥增大压强,平衡向气体体积减小方向移动,其他条件不变,缩小容器体积,压强增大,平衡正向移动;
⑦催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡状态,其他条件不变,加入催化剂,平衡不移动。
22. 减小压强 升高温度 0.1mol 降低温度或及时移出A、B 5 30 2和3 1和2 0.025 mol L 1 min 1
【详解】(1)①t3~t4阶段与t4~t5阶段正逆反应速率都相等,而t3~t4阶段为使用催化剂,若t4~t5阶段改变的条件为降低反应温度,平衡会发生移动,则正逆反应速率不相等,该反应为气体等体积反应,则t4~t5阶段应为减小压强;t5~t6阶段化学反应速率均增加,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,该反应正向为吸热反应,因此t5~t6阶段改变的条件为升高温度;反应开始至平衡过程中,A的物质的量浓度由1mol/L降低至0.8mol/L,Δc(A)=0.2mol/L,则Δc(B)=0.1mol/L,A起始的物质的量为2mol,起始浓度为1mol/L,则容器体积为2L,平衡时c(B)=0.4mol/L,则起始c(B)=0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L,n(B)=0.5mol/L×2L=0.1mol;
②要使化学反应速率减慢,则需要减弱外界条件,该反应为气体等体积吸热反应,因此可通过降低温度或及时移出A、B使该反应的反应速率减慢且平衡向逆反应方向移动;
(2)①实验2混合液的总体积为10mL+10mL+30mL=50mL,则V1=50mL 10mL 35mL=5mL,V2=50mL 10mL-10mL=30mL;
②探究温度对化学反应速率影响,必须满足除了温度不同,其他条件完全相同,所以满足此条件的实验编号是:2和3;探究反应物浓度对化学反应速率影响,除了浓度不同,其他条件完全相同的实验编号是1和2,故答案为:2和3;1和2;
③草酸的物质的量为0.60mol/L×0.005L=0.003mol,高锰酸钾的物质的量为0.10 mol/L×0.01L=0.001mol,草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.003mol:0.001mol=3:1,由2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O可知草酸过量,高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为=0.02mol/L,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)==0.01mol L 1 min 1,由速率之比等于化学计量数之比可知,这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.01mol L 1 min 1×=0.025 mol L 1 min 1,故答案为:0.025 mol L 1 min 1;
④25℃时反应速率小于50℃时,所以高锰酸根离子的浓度变化比50℃时小,反应需要的时间大于50℃条件下需要的时间,据此画出25℃时的变化曲线示意图为:。
答案第1页,共2页
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