专题2《化学反应速率与化学平衡》
一、单选题(共13题)
1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业合成氨中,将氨气液化分离
B.氯水中加入粉末以提高氯水中HClO的浓度
C.摇晃可乐瓶,拧开瓶盖立即有大量泡沫溢出
D.氢气、碘蒸气,碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
2.一定温度下,在三个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器编号 温度(℃) 起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol)
CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g)
① 387 0.20 0.080 0.080
② 387 0.40
③ 207 0.20 0.090 0.090
下列说法正确的是
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器①中的CH3OH体积分数比容器②中的小
C.若容器①中反应达到平衡时增大压强,则各物质浓度保持增大
D.若起始向容器①中充入CH3OH 0.10mol、CH3OCH30.10mol、H2O 0.10mol,则反应将向逆反应方向进行
3.恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表而上发生的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下浓度随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是
编号 时间/min 表面积/ 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A.相同条件下,增加的浓度,反应速率增大
B.实验③,
C.实验②,时处于平衡状态,
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
4.在恒压、NO和 O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下 NO 转化为 NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下 NO 的平衡转化率随温度的变化)。下列说法错误的是
A.反应2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) 为吸热反应
B.X点时,正反应速率大于逆反应速率
C.X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
D.Y点所示条件下,增加O2的浓度能提高NO转化率
5.一定条件下,两体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H,容器中各物质起始量如表:
容器 温度 CO H2 CH3OH H2平衡转化率
Ⅰ T℃ amol 2mol 0mol 50%
Ⅱ T℃ 0.5mol 1mol 0mol 50%
下列说法正确的是
A.a=1
B.容器Ⅰ中5min后达到平衡,则该段时间v(CO)=0.01mol L-1 min-1
C.若温度升高,该反应平衡平衡常数K变为1,则△H<0
D.T时,若起始时向容器中充入CO、H2、CH3OH各1mol,则v逆>v正
6.恒温恒容的密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g)C(g)达到平衡状态标志的是
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A的浓度不再变化
④A、B、C的分子数之比为1:3:1
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的密度不再变化
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
7.下列能用勒夏特列原理解释的是
①棕红色加压后颜色先变深后变浅
② 溶液中加入固体后颜色变深
③氯水宜保存在低温、避光条件下
④向水溶液中加入有利于增多
⑤合成氨时采用高温高压的反应条件有利于提高氨气产率
A.①②⑤ B.②③④ C.①②③④⑤ D.①②③④
8.3A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)。在温度和体积都相同的条件下分别建立两个平衡:①.A、B的起始物质的量为3mol和2mol,②.C、D的起始物质的量分别为4mol和6mol。四个选项中错误的是
A.达平衡时,①途径的反应速率vA不等于②途径的反应速率vA
B.①、②都达到平衡时,体系内混合气体的平均相对摩尔质量相同
C.①、②都达到平衡时,体系内混合气体的组成百分比相同
D.达平衡时,①途径所得混合气的密度为②途径所得混合气密度相同
9.控制大气中的排放是全球关注的热点,催化脱硝法中的催化还原法是目前工业上成熟的方法。以为还原剂的催化反应原理之一为,若向VL的恒容密闭容器中投入和一定量NO和,测得、、的浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B.a点时该反应达到平衡
C.曲线II表示的浓度变化
D.从开始到30s内,用表示的平均反应速率为
10.已知反应过程中的能量变化情况如图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断错误的是
A.加入催化剂,该反应的不变
B.加入催化剂,正、逆反应的活化能均减小
C.该反应的
D.如果该反应生成液态,则增大
11.对于反应2A(g)+B(g)2C(g)(正反应放热),下列图像正确的是
A. B. C. D.
12.是一种重要的基本化工产品,工业上接触法制硫酸主要有以下过程:
①沸腾炉
②接触室
③吸收塔
下列说法正确的是
A.“接触室”中的反应在任何条件下可自发进行
B.增加的量能加快“沸腾炉”中的反应速率
C.向“接触室”中通入和,充分反应后放出热量19.66kJ
D.加压,反应②正反应速率增大,逆反应速率也增大,平衡正向移动
13.恒温恒压下,在起始容积为的密闭容器中发生反应:
0 0
5
10
反应过程中的部分数据如上表。下列说法正确的是
A.容器内气体密度不变,标志着反应已达到平衡状态
B.内,用C表示的平均反应速率为
C.时,A的物质的量浓度为
D.反应达到平衡后充入少量氦气不参与反应,正反应速率减小,逆反应速率增大
二、填空题(共8题)
14.恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,达到平衡后,生成amol C,这时A的物质的量为 mol。
(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B,达到平衡后,生成C的物质的量为 mol
(3)若开始时放入xmol A、2 mol B和1 mol C,达到平衡后,A和C的物质的量分别为ymol和3amol,则x= ,y= 。平衡时,B的物质的量 (填编号)。
A.大于2 mol B.等于2 mol C.小于2 mol D.可能大于、等于或小于2 mol
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是 。
(5)若维持温度不变,在一个与反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发生上述反应。开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成bmol C。将b与(1)小题中的a进行比较 (填编号)。作出此判断的理由是 。
A.a>b B.a<b C.a=b D.不能比较a和b的大小。
15.化学的学习与研究都要以化学思想为指引,其中控制变量与定量都是重要的化学思想。
Ⅰ、催化剂对速率的影响的实验设计要用到控制变量思想。
探究 Fe3+和 Cu2+对 H2O2 分解的催化效果:在两支试管中各加入 2 mL 5%的 H2O2 溶液,再向其中分别滴入 1 mL 浓度均为 0.1 mol·L-1的 Fe2(SO4)3 溶液和 CuCl2 溶液。
(1)H2O2 分解的化学方程式是 。
(2)有同学建议将实验改为: 在两支试管中各加入 2 mL 5%的 H2O2 溶液,再向其中分别滴入 1 mL浓度为 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3 的溶液和 才能达到控制变量的目的。
Ⅱ、中和热的测定和中和滴定是中学阶段重要的定量实验。
(3)中和热测定中要准确测定的物理量有: 。以下操作能使测量结果更准确的是: 。
A、用环形玻璃搅拌棒快速搅动溶液
B、把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯
C、重复进行实验 2-3 次
D、盐酸与 NaOH 物质的量比为 1:1
(4)中和滴定实验中,用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液(氢氧化钠放于锥形瓶中)下列操作(其它操作均正确),造成测定出的氢氧化钠溶液浓度偏低的是: 。
A、未用标准液(HCl)润洗酸式滴定管
B、指示剂酚酞滴加过多(酚酞是一种弱酸)
C、锥形瓶内用蒸馏水洗涤后,再用待测氢氧化钠润洗 2-3 次,将润洗液倒掉,再装 NaOH 溶液
D、滴定前仰视刻度,滴定后俯视刻度
(5)测试纯碱产品中 NaHCO3 含量的方法是:准确称取纯碱样品 W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解, 加 1 滴~2 滴酚酞指示剂,用物质的量浓度为 c (mol/L)的HCl 溶液滴定至溶液由 (指示反应的终点),所用 HCl 溶液体积为 V1 mL,再加1 滴~2 滴甲基橙指示剂,继续用 HCl 溶液滴定至溶液由黄变橙,所用 HCl 溶液总体积为 V2 mL。写出纯碱样品中 NaHCO3 质量分数的计算式:NaHCO3(%)= 。
16.某课外小组研究 NH4Cl 与 CuO反应,进行如下实验(部分装置略):
实验 Ⅰ Ⅱ
装置
现象 向 CuO 粉 末 中 加 入 0.1 mol·L 1 NH4Cl 溶液,浸泡一段时间后,固体部分溶解,表面无颜色变化,溶液变为蓝色 加热试管,产生白烟,试管口有白色固体; 试管中有水生成,继续加热,黑色固体变蓝,最终部分变为黄色
资料:Cu(NH3) Cu2++4NH3
设计实验方案验证蓝色溶液中存在 Cu(NH3)。
17.清洁能源的综合利用可有效降低碳排放,是实现“碳中和、碳达峰"的重要途径。H2和CO2合成乙醇反应为:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。将等物质的量的CO2和H2充入一刚性容器中,测得平衡时乙醇的体积分数随温度和压强的关系如图甲。
图甲
已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的储化效能,进行了实验探究,依据实验数获得图乙曲线。
图乙
从图中信息获知催化效能较高的催化剂是 (“m”或“n”),判断理由是 。
18.某温度下在2L密闭容器中,3种气态物质A、B、C的物质的量随时间变化曲线如图。
(1)该反应的化学方程式是
(2)若A、B、C均为气体,10min后反应达到平衡,
①此时体系的压强是开始时的 倍。
②在该条件达到平衡时反应物的转化率为 %(计算结果保留1位小数)
(3)关于该反应的说法正确的是 。
a.到达10min时停止反应
b.在到达10min之前C气体的消耗速率大于它的生成速率
c.在10min时B气体的正反应速率等于逆反应速率
19.T℃时,在容积为2L的密闭容器中发生如下反应。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s) △H<0(m、n、p、q为最简整数比)。A、B、C、D的物质的量变化如图所示。
(1)前3min,v(C)= 。
(2)当下列物理量不再发生变化时,不能表明该反应已达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A.混合气体的压强B.混合气体的密度
C.混合气体的平均相对分子质量D.B的物质的量
E.混合气体的总物质的量
(3)T℃时,该反应的平衡常数K= 。(小数点后保留2位)
(4)反应达到平衡后,下列措施对A的转化率无影响的是 (填选项字母)。
A.增加一定量的BB.移走一部分D
C.把容器的体积缩小一倍D.升高温度
(5)T℃时,容积为1L的密闭容器中,起始时充入0.3molA、0.4molB、0.3molC、0.5molD,此时v(正) (逆)(填“>”、“<”或“=”)。
20.和生成的反应为在催化剂作用下的反应历程如下(表示吸附态):
化学吸附:;
表面反应:;;
脱附:
其中,的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。请回答:
(1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有 (填字母)。
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)为各组分的平衡分压,如,p为平衡总压,为平衡系统中氨气的物质的量分数,起始物质的量之比是,反应在恒定温度和总压强p(单位是)下进行,的平衡产率是w,用分压代替物质的浓度计算平衡常数为, 。
21.乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯等化工原料,也是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。
(1)已知在常温常压下:
①CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H1=-1366.8kJ/mol
②2CO+O2(g)=2CO2(g) △H2=-556kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H3=-44kJ/ mol
则CH3CH2OH(l)和O2生成CO和H2O(l)的热化学方程式是: 。
(2)在容积为2L的密闭容器中,由CO和H2合成由乙醇的反应为:2CO+4H2(g)=CH3CH2OH(l)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考查温度对反应的影响,CO转化率如图所示(注:T1、T2均大于280℃):
①图可推知T1 T2(填“>”、“<”、“=”)。
②该反应△H 0(填“>”、“<”、“=”);升高温度,上述反应向 (填“正”“逆”)反应方向移动。
③平衡常数表达式为 ,降低温度平衡常数将 (填“变大”、“变小”、“不变”下同),反应速率将 。
④在T2温度时,将1mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若容器内的压强与起始压强之比为2:3,则CO转化率为a= 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】A.工业合成氨中,将氨气液化分离,平衡向正向移动,能用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.氯水中加入碳酸钙,碳酸钙能与盐酸反应,使平衡正向移动,增大次氯酸浓度,能用勒夏特列原理解释,故B不选;
C.摇晃可乐瓶,拧开瓶盖立即有大量泡沫溢出,是因为压强减小,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,故C不选;
D.是气体分子数不变的反应,增大压强平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,故D选;
故选D。
2.C
【详解】A.根据表格数据①和③,容器①、③起始量相同,降低温度,平衡向放热方向移动,CH3OCH3平衡物质的量增大,说明平衡正向移动。说明正反应是放热反应,A错误;
B.恒容条件下,容器②相当于在容器①的基础上加压,由于该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,因此平衡不移动,所以容器①中的CH3OH体积分数和容器②中的相等,B错误;
C.若容器①中反应达到平衡时增大压强,平衡不移动,但各物质浓度会增大,C正确;
D.容器①平衡时c(CH3OH)=0.04mol/L、c(CH3OCH3)=0.08mol/L、c(H2O)=0.08mol/L,平衡常数K==4,若起始向容器①中充入CH3OH0.10mol、CH3OCH30.10mol、H2O0.10mol,则浓度熵Qc==1<4,反应向正反应方向移动,D错误;
答案选C。
3.A
【详解】A.由编号①②数据可知,在催化剂表面积相等的情况下,实验①的浓度是实验②的两倍,但反应20min后的消耗量都是0.4mol/L,说明增加的浓度,反应速率不变,故A错误;
B.实验③,过程中,,故B正确;
C.实验③中反应达到平衡时的浓度为0.4mol/L,而催化剂表面积的变化不会改变平衡状态,则实验②中反应达到平衡时的浓度为0.2mol/L,由因为实验②中的浓度是实验③的一半,等效于减小压强,平衡正向移动,的浓度减小,则实验②,时处于平衡状态,,故C正确;
D.由编号②③数据可知,增大催化剂的表面积,消耗相同所用时间减小,反应速率增大,故D正确;
故选A。
4.A
【详解】A.在X点之后,升高温度,NO的平衡转化率降低,则表明平衡逆向移动,所以反应2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) 为放热反应,A错误;
B.X点之后,升高温度,NO的转化率仍增大,则表明X点时反应未达平衡,反应仍正向进行,所以正反应速率大于逆反应速率,B正确;
C.X点所示条件下,反应未达平衡,则延长反应时间,反应仍正向进行,从而提高NO的转化率,C正确;
D.Y点所示条件下,增加O2的浓度,即增大反应物浓度,平衡正向移动,NO转化率提高,D正确;
故选A。
5.C
【详解】A.如a=1,Ⅰ可看作在II基础上缩小体积,则压强增大,平衡正向移动,平衡时,氢气的浓度应小于1mol/L,而Ⅰ容器平衡时氢气的浓度为1mol/L,则a<1,故A错误;
B.0~5min内,容器I中氢气的浓度变化1.0mol/L,则,故B错误;
C.对于Ⅱ,H2平衡转化率为50%,所以平衡时c(H2)=0.5mol/L
则T时,,若温度升高,平衡常数K=1,说明升高温度,平衡逆向移动,则△H<0,故C正确;
D.T时,若向容器中充入CO、H2、CH3OH各1mol,,则反应将向正反应方向进行,v逆故选C。
6.C
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,且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。
【详解】①C的生成速率与C的分解速率相等,说明反应达平衡状态,故正确;
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,均表示逆反应速率,不能据此判断平衡状态,故错误;
③A的浓度不再变化,说明反应达平衡状态,故正确;
④A、B、C的分子数之比为1:3:1,该反应不一定达到平衡状态,与反应初始浓度及转化率有关,所以不能据此判断平衡状态,故错误;
⑤正反应体积减小,混合气体的总压强不再变化,说明气体的物质的量不变,反应达平衡状态,故正确;
⑥反应前后都是气体,恒容密闭容器中,混合气体的密度一直不变化,不能据此判断平衡状态,故错误;
故选C。
7.D
【详解】①2NO2N2O4,加压导致气体浓度增大,颜色加深,又平衡正移,颜色逐渐变浅,正确;
②加入固体KSCN,c(SCN-)增大,平衡逆移,颜色加深,正确;
③氯水中存在,次氯酸见光易分解,平衡正移,故应低温、避光保存,正确;
④、,加入NaOH,平衡正移,有利S2-生成,正确;
⑤合成氨时采用高温高压是为了加快反应速率,与平衡移动无关,错误;
故答案选D。
8.D
【详解】3A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g),反应前后气体的物质的量相等,①.A、B的起始物质的量为3mol和2mol,②.C、D的起始物质的量分别为4mol和6mol。相当于6molA和4molB,两种途径的物质的量比值相同,则处于相同平衡状态.
A.②中浓度大,达平衡时,①途径的反应速率vA小于②途径的反应速率vA。故A正确;
B.两种途径平衡状态相同,各物质的含量相同,则混合气的平均相对分子质量相同,故B正确;
C.两种途径平衡状态相同,①、②都达到平衡时,体系内混合气体的组成百分比相同;故C正确;
D.由于途径②的质量为途径①的质量的2倍,则①途径所得混合气的密度为②途径所得混合气密度的一半,故D错误;
故选D。
9.C
【分析】是反应物,随着反应的进行,浓度减小,、的计量数之比=3:2,则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示、、的浓度变化。
【详解】A.曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示、、的浓度变化,的起始浓度为,所以容器的体积为4mol÷2.0mol/L=2 L,A错误;
B.a点时体系中各物质的浓度还在改变,未达到平衡,B错误;
C.由分析可知曲线II表示的浓度变化,C正确;
D.从开始到30 s内,用表示的平均反应速率为,D错误;
选C。
10.D
【详解】A.加入催化剂,降低反应的活化能,但是反应热不变,A正确;
B.加入催化剂,降低反应的活化能,正、逆反应的活化能数值均减小,B正确;
C.反应物总能量大于生成物总能量,该反应放热,根据图示该反应的,C正确;
D.如果该反应生成液态CH3OH,放出更多的热量,因反应热为负极,则△H减小,D错误;
选答案D。
11.D
【分析】反应2A(g)+B(g)2C(g)为气体体积缩小的反应、且为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,增大压强,平衡正向移动,结合图像来解答。
【详解】反应2A(g)+B(g)2C(g)为气体体积缩小的反应、且为放热反应,则
A.温度高反应速率快,且温度高时平衡逆向移动,对应B的物质的量分数大,A错误;
B.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致,但温度高时逆向移动,A的转化率减小与图像不符,B错误;
C.增大压强,平衡正向移动,C的量增大与图像一致,但温度高时逆向移动,C的量应减少与图像不符,C错误;
D.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致,温度高时逆向移动,A的转化率减小与图像一致,D正确;
答案选D。
12.D
【分析】自发反应的判断根据吉布斯自由能进行判断;反应速率的影响利用外因的影响进行判断;反应放热根据实际反应的量进行判断;加压常用的方法是压缩容器的体积,根据浓度对反应速率的影响进行判断。
【详解】A.根据已知反应②的条件判断,及反应特点是放热,熵减小的反应,根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH-TΔS进行判断,ΔH <0,ΔS<0,故在相对低温条件下是自发的,故A错误;
B.FeS2是固体,增加它的量不能改变速率,故B错误;
C.由于二氧化硫和氧气的反应是可逆反应,根据充入的量判断,不可能完全反应,故放出的热量小于理论值19.66kJ,故C错误;
D.加压适用于气体参于的反应,加压时容器的体积减小,浓度增大,故正逆反应速率都增大,平衡向着气体体积减小的方向移动。
故选D。
【点睛】注意热化学方程式的意义,对于可逆反应而言,焓变表示的是当按反应物的系数的物质的量完全反应时所放出的热量。
13.B
【分析】发生反应5min时
发生反应10min时
【详解】A.反应A(g)+2B(g)= 3C(g)中,反应物和产物都是气体,气体总质量不变,又因为容器体积不变,反应过程中气体密度一直不变,容器内气体密度不变时,不能说明反应已达到平衡状态,A错误;
B.5~10min内,用C表示的平均反应速率为=0.012mol·L-1·min-1,B正确;
C.由分析可知,5min时,A的物质的量浓度为 =0.16mol·L-1,C错误;
D.反应达到平衡后充入少量氦气(不参与反应) ,反应物和生成物浓度都不变,速率不变,D错误;
故选B。
14. 1﹣a 3a 2 3(1﹣a) D A 因为本小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以本小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应
【分析】(1)由方程式可知,生成C的物质的量=参加反应A的物质的量,平衡时A的物质的量=A的起始物质的量-参加反应的A的物质的量;
(2)恒温恒压下,若开始时放入3mol A和3mol B,与(1)中A、B的物质的量之比均为1:1,则为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同;
(3)若开始时放入x mol A,2mol B和1mol C,完全转化到左边满足3mol A和3mol B,与(1)中A、B的物质的量之比均为1:1,则为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同,可以得到3amol C,平衡时A、B的物质的量分别为(1)中A、B的3倍,结合a<1判断;
(4)由(3)分析可知,若在(3)的平衡混合物中再加入3mol C,等效为开始加入6mol A和6mol B,与(1)中平衡为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同,则平衡时C的物质的量分数与(1)中相同;
(5)反应A(g)+B(g) C(g)是气体体积减少的反应,在恒温恒容容器中,随反应进行压强减小,而在恒温恒压容器中随反应进行,过程中的压强为保持恒压,则本题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应。
【详解】(1)达到平衡后,生成amol C,则Δn(A)=Δn(C)=amol,故A的物质的量为1 mol﹣amol=(1﹣a)mol;
(2)恒温恒压下,若开始时放入3 mol A和3 mol B,与(1)中A、B的物质的量之比均为1∶1,则为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同,则平衡时生成C为(1)中的3倍,即生成C为3amol;
(3)若开始时放入xmol A,2 mol B和1 mol C,完全转化到左边满足3 mol A和3 mol B,与(1)中A、B的物质的量之比均为1∶1,则为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同,可以得到3amol C,1 mol C转化可以得到1 mol A、1 mol B,则x=3﹣1=2,则平衡时A为3(1﹣a)mol,平衡时B的物质的量为(1)中B的3倍,即为3(1﹣a)mol,由于0<a<1,故3(1﹣a)可能大于、等于或小于2;
(4)由(3)分析可知,若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,等效为开始加入6 mol A和6 mol B,与(1)中平衡为等效平衡,平衡时反应物的转化率相同,则平衡时C的物质的量发生与(1)中相同,即C的物质的量分数为;
(5) 在恒温恒压容器中开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成amol C;在恒温恒容容器中开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC;反应A(g)+B(g) C(g)是气体体积减少的反应,在恒温恒容容器中,随反应进行压强减小,在恒温恒压容器中随反应进行,过程中的压强为保持恒压,体积减小,所以本题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应,因此平衡后a>b,故答案为A。
【点睛】考查化学平衡有关计算、等效平衡问题,充分利用各步的隐含条件,依据等效平衡的特征分析是本题的关键,区分恒温恒容容器和恒温恒压容器的不同,解题时可先保持恒温恒压,再结合容器体积的变化,再保持恒温并恢复到原体积即可。
15. 2H2O22H2O+O2↑ 1 mL 0.2 mol·L-1 的 CuSO4溶液 反应前酸、碱的温度及反应后最高温度 BC BD 红色到无色,30 秒内不褪色
【详解】Ⅰ、(1)H2O2 在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水,反应的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑;
(2)为达到控制变量的目的探究不同催化剂对反应速率的影响,应只改变一个条件,故铁离子和铜离子浓度应保持相同,则在两支试管中各加入 2 mL 5%的 H2O2 溶液,再向其中分别滴入 1 mL浓度为 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3 的溶液和1 mL 0.2 mol·L-1 的 CuSO4溶液才能达到控制变量的目的;
Ⅱ、(3)中和热测定中要准确测定反应前酸、碱的温度及反应后最高温度;
A、用环形玻璃搅拌棒快速搅动溶液,会引起热量损失,使测量结果偏低,选项A错误;
B、把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯,减少热量损失,使测量结果更准确,选项B正确;
C、重复进行实验 2-3 次,取平均值,减少误差,使测量结果更准确,选项C正确;
D、盐酸与 NaOH 物质的量比为 1:1,不一定能恰好完全反应,容易引起误差,使测量结果偏低,选项D错误;
答案选BC;
(4) A、未用标准液(HCl)润洗酸式滴定管,则标准液浓度变小,滴定时消耗盐酸的体积偏大,测定出的氢氧化钠溶液浓度偏高;
B、指示剂酚酞滴加过多(酚酞是一种弱酸),则消耗盐酸的体积偏小,测定出的氢氧化钠溶液浓度偏低;
C、锥形瓶内用蒸馏水洗涤后,再用待测氢氧化钠润洗 2-3 次,将润洗液倒掉,再装 NaOH溶液,则相当于所取氢氧化钠溶液的体积偏大,消耗盐酸的体积偏大,测定出的氢氧化钠溶液浓度偏高;
D、滴定前仰视刻度,滴定后俯视刻度,则二次读数之差偏小,造成盐酸体积偏小,测定出的氢氧化钠溶液浓度偏低;
答案选BD;
(5)开始发生,加酚酞做指示剂,溶液由红色到无色,30 秒内不褪色,说明反应到终点,再加甲基橙指示剂,指示+H+=CO2↑+H2O反应的终点,由反应可知,溶液中完全反应消耗盐酸体积2V1 mL,样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为(V2-2V1 )mL,故样品中碳酸氢钠消耗盐酸的物质的量=cmol/L×(V2-2V1)×10-3L=c×(V2-2V1)×10-3mol,由方程式可知,样品中n(NaHCO3)=c×(V2-2V1)×10-3mol,故样品中碳酸氢钠的质量分数==。
16.取两份等体积的实验I中溶液于两试管中,分别加入等量的水和稀硫酸,加入稀硫酸的溶液颜色变得更浅;取少量实验I中溶液少许于一试管中,加热,溶液颜色变浅,即可验证蓝色溶液中存在 Cu(NH3)
【详解】利用反应Cu(NH3) Cu2++4NH3是可逆反应,加入酸与氨反应使平衡正向移动,颜色变浅,加入的酸不能是硝酸,硝酸有强氧化性,不能是盐酸,加入盐酸试管中Cl-的浓度发生改变,违背控制变量的思想,只能加入稀硫酸,或者加热溶液观察溶液颜色是否有变化,故设计实验方案为:取两份等体积的实验I中溶液于两试管中,分别加入等量的水和稀硫酸,加入稀硫酸的溶液颜色变得更浅;取少量实验I中溶液少许于一试管中,加热,溶液颜色变浅,即可验证蓝色溶液中存在 Cu(NH3);
故答案为:取两份等体积的实验I中溶液于两试管中,分别加入等量的水和稀硫酸,加入稀硫酸的溶液颜色变得更浅;取少量实验I中溶液少许于一试管中,加热,溶液颜色变浅,即可验证蓝色溶液中存在 Cu(NH3)。
17. n 由图可知,直线n斜率大,Ea小,催化效率高
【详解】在m催化剂作用下,,计算得该反应的活化能Ea=9.6×104J/mol,比较两者斜率,n的活化能要小于9.6×104J/mol。由图可知,直线n斜率大,Ea小,催化效率高,所以催化效能较高的催化剂是n。
18. 2CA+3B 或1.29或1.3 66.7% b、c
【分析】(1)由图可知,C是反应物,物质的量分别减少2mol,A、B生成物,物质的量增加1mol、3mol,物质的量变化比等于系数比;
(2)①体系的压强比等于物质的量比;
②转化率=变化量÷初始量×100%;
(3)根据化学平衡的定义判断;
【详解】(1)由图可知,C是反应物,物质的量减少2mol,A、B生成物,物质的量分别增加1mol、3mol,物质的量变化比等于系数比,所以该反应的化学方程式为:2CA+3B;
(2)①体系的压强比等于物质的量比,反应前气体总物质的量是7mol、反应后气体总物质的量是9mol,所以此时体系的压强是开始时的倍;
②转化率=变化量÷初始量×100%=2÷3×100%=66.7%;
(3)a.根据图象,到达10min时反应达到平衡状态,正逆反应速率相等但不为0,反应没有停止,故a错误;
b.在到达10min之前,C的物质的量减少,所以 C气体的消耗速率大于它的生成速率,故b正确;
c.在10min时反应达到平衡状态,所以B气体的正反应速率等于逆反应速率,故c正确;
选bc。
【点睛】本题考查化学反应中物质的量随时间的变化曲线、以及平衡状态的判断,注意根据化学平衡的定义判断平衡状态,明确化学反应的物质的量变化比等于化学方程式的系数比。
19. 0.1mol/(L·min) AE 1.69 BC >
【详解】(1)前3min,v(C)==0.1mol L-1 min-1;
(2)根据图中数据知道,A、B、C、D四种物质的物质的量的变化量之比是0.4:0.2:0.6:0.2=2:1:3:1,等于方程式的系数之比,方程式表示为:2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)。
A.反应前后气体的体积不变,所以混合气体的压强不变化,不一定平衡,故A错误;
B.混合气体的密度等于质量和体积的比值,质量变化,体积不变,所以当密度不变了,达到了平衡,故B正确;
C.混合气体的平均相对分子质量是质量和物质的量的比值,质量变化,物质的量不变,所以当混合气体的平均相对分子质量不变了,达到了平衡,故C正确;
D.B的物质的量不变化,是平衡状态的特征,达到了平衡,故D正确;
E.混合气体的总的物质的量始终是不变化的,故E错误。
故答案为AE。
(3)T℃时,根据图象中数据可知该反应的平衡常数K=≈1.69;
(4)A.增加一定量的B,平衡正向进行,会使得A的转化率增大,故A不选;
B.D是固体,移走一部分D,平衡不移动,A的转化率不变,故B选;
C.把容器的体积缩小一倍,即加压,平衡不移动,A的转化率不变,故C选;
D.正方应放热,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小,故D不选。
故答案为BC。
(5)T℃时,容积为1L的密闭容器中,起始充入0.3molA、0.4molB、0.3molC、0.5molD,此时Qc==0.75<K,反应正向进行,故v(正)>(逆)。
20.(1)AD
(2)
【详解】(1)该反应为气体体积减小的放热反应,降低温度、增大压强,平衡均向正反应方向移动,氨气的产率增大,使用催化剂,平衡不移动,氨气的产率不变,则有利于提高合成氨平衡产率的条件为降低温度、增大压强,故选AD;
(2)设起始氮气、氢气的物质的量分别为1mol、3mol,平衡时生成氨气的物质的量为amol,由题意可建立如下三段式:
由氨气的平衡产率是w可得:=w,解得a=2w,则反应在恒定温度和总压强条件下,平衡常数,故答案为:。
21.(1)CH3CH2OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+3H2O(l) △H=-932.8kJ/mol
(2) > < 逆 变大 变小 50%
【详解】(1)已知常温常压下:①CH3CH2OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H1=-1366.8kJ mol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566kJ mol-1,③H2O(g)═H2O(l)△H3=-44kJ mol-1,由盖斯定律方程式①-②+③×3得到CH3CH2OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+3H2O(l)△H=(-1366.8)-(-566)+(-44)×3kJ mol-1=-932.8 kJ mol-1,故答案为CH3CH2OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+3H2O(l)△H=-932.8 kJ mol-1;
(2)①温度越高,反应速率越大,反应达到平衡时所用时间越短,由图象可知,T2温度时反应先达到平衡状态,即T2时速率快,温度高,所以T1小于T2;故答案为<;
②由图可知,升高温度,CO的转化率减小,即升高温度平衡向逆方向移动,则正反应为放热反应,即△H<0;故答案为<;逆;
③2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g)的平衡常数的表达式为K=,降低温度,反应速率减小,该反应为放热反应,降低温度平衡向正方向移动,化学平衡常数增大;故答案为K=;变大;变小;
④设反应的CO的物质的量为2x,由化学平衡的三段模式法计算可知,
2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g)
起始(mol) 1 2 0 0
变化 2x 4x x x
平衡 1-2x 2-4x x x
根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比,则容器内的压强与起始压强之比为=(1-2x+2-4x+x+x):(1+2)=2:3,解得x=0.25mol,即CO转化率为a=×100%=50%,故答案为50%。
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