专题2《化学反应速率与化学平衡》单元检测题
一、单选题
1.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是
A.正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=mol·L-1·min-1
C.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率增大
D.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
2.某温度下,在一恒容容器中进行如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列情况一定能说明反应已达到平衡的是
①容器内压强不随时间而变化
②单位时间内,有3molH2反应,同时有2molNH3生成
③气体的密度不随时间而变化
④单位时间内,有1molN2生成,同时有2molNH3生成
⑤N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
⑥气体的平均摩尔质量不随时间而变化
A.①④⑥ B.①②③ C.②③⑤ D.①②⑥
3.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,能说明下列反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的选项个数是:
①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,⑦某种气体的百分含量
A.4 B.5 C.6 D.7
4.已知A(g)+B(g) 2C(g) △H =akJ mol﹣1,反应平衡常数K与温度的关系如表所示:
温度/℃ 750 900 1100
K值 5.6 4 2.8
900℃时,向2L的密闭容器中充入0.40molA和0.40molB,经10s反应达到平衡状态。下列说法不正确的是
A.a<0
B.0~10s内,A的反应速率是0.01mol L﹣1 s﹣1
C.平衡时,C的物质的量浓度为0.1mol L﹣1
D.若将容器容积缩小为原来的一半,则B的转化率为50%
5.可逆反应A(s)+B(g) 2C(g) H<0在密闭容器中达到平衡后,改变条件,能使B转化率提高的是
A.保持恒温恒压,充入氦气 B.保持恒温恒容,充入氦气
C.其它条件不变时,升高温度 D.其它条件不变时,加入少量A
6.已知反应X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0,某条件下在密闭容器中进行该反应,反应进行过程中X的转化率随时间变化情况如图中曲线a所示。若只改变一个起始条件,使反应过程按曲线b进行,可采取的措施是
A.升高体系温度 B.加大Y的投入量
C.加入适当催化剂 D.增大容器的体积
7.下图是可逆反应的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的情况,由此推断错误的是
A.C可能不是气体 B.A、B一定是气体
C.D一定不是气体 D.正反应是放热反应
8.2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A.CO的转化率100% B.CO、NO、CO2、N2的浓度相等
C.NO的浓度为0 D.v正(CO2)=v逆(CO2)
9.氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体,且易转换成颗粒污染物。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,k(含碘)>k(无碘) B.第一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.I2浓度与N2O分解速率无关
10.在某密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g) xC(g)符合图像(I)所示关系。由此推断,对图像(I)和(II)说法不正确的是
A.x=1
B.正反应为放热反应
C.若P3<P4,则y轴可表示B的质量分数
D.若P3>P4,则y轴可表示混合气体的平均相对分子质量
11.已知: ,不同条件下反应过程能量变化如图所示。下列说法中不正确的是
A.反应的 B.过程b使用了催化剂
C.使用催化剂可以大大降低反应的 D.过程b发生两步反应,第一步为吸热反应
12.反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行并达平衡。下列条件的改变使H2O(g)的转化率增大的是
A.增加C(s)的量 B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入氩气使体系压强增大 D.保持压强不变,充入氩气
13.下列与熵有关的叙述中不正确的是
A.粒子无规则排列程度越大,体系的熵越大
B.自发进行的化学反应都是熵增的过程
C.绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行
D.
14.臭氧分解2O3 3O2的反应历程包括以下反应:
反应①:O3→O2+O (快)
反应②:O3+O →2O2 (慢)
大气中的氯氟烃光解产生的氯自由基(Cl )能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏。下列说法正确的是
A.活化能:反应①>反应②
B.O3分解为O2的速率主要由反应②决定
C.Cl 主要参与反应①,改变O3分解的反应历程
D.Cl 参与反应提高了O3分解为O2的平衡转化率
二、填空题
15.面对全球近期的气候异常,环境问题再次成为焦点。SO2、NOx、CO2是对环境影响较大的气体,对他们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。
(1)已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol
C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2 (g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol
则23g液态酒精完全燃烧并恢复至室温放出的热量为 kJ。
(2)下表为反应2SO2(g)+O2 (g)2SO3(g)的相应温度下平衡常数的数值,由此得出该反应的ΔH 0(填“>”“=”或“<”)。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 2.6 1.9 1.0 0.7 0.6
(3)①已知:在2L密闭容器中,17℃、1.01×105Pa条件下,2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0的平衡常数K=13.3。当此反应达到平衡时,若n(NO2)=0.060mol,则c(N2O4)= (保留两位有效数字)。
②若改变上述体系的某个条件,达到新的平衡后,测得混合气体中c(NO2)=0.040mol/L,c(N2O4)=0.0070mol/L,则改变的条件是 。
16.氮的固定意义重大,氮肥的使用大面积提高了粮食产量。
(1)目前人工固氮最有效的方法是 (用一个化学方程式表示)。
(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(g)+O2(g)2NO(g),已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ mol-1、498 kJ mol-1、632 kJ mol-1,则该反应的ΔH = kJ mol-1.该反应在放电或极高温下才能发生,原因是 。
(3)100kPa时,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g) N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则 点对应的压强最大。
② 100kPa、25℃时,2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为 ,N2O4的分压p(N2O4)= kPa,列式计算平衡常数Kp= 。(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③ 100kPa、25℃时,VmL NO与0.5V mLO2混合后最终气体的体积为 mL。
(4)室温下,用注射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封(如图3),然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”),原因是 。[已知2NO2(g) N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]
17.在一固定体积的密闭容器中,充入2molCO2和1molH2发生如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数与温度(T)的关系如表:
T/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)若反应在830℃下达到平衡,则CO2气体的转化率为 。
(3)若绝热时(容器内外没有热量交换),平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大,则容器内气体温度 (填“升高”、“降低”或“不能确定”)。
(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器内压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
E.c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)
18.在2 L的密闭容器中,和在催化剂500℃的条件下发生反应。和的物质的量随时间变化的关系曲线如图所示。
回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式是 。
(2)前2 min内,以的浓度变化表示的速率是 。
(3)反应达到平衡状态的依据是 。
a.单位时间内消耗,同时生成
b.的浓度与浓度均不再变化
c.的浓度与浓度相等
19.在一个2L的密闭容器中,投入反应物,发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0,其中SO3的变化如下图所示:
(1)写出该反应的平衡常数表达式并根据8min时到达平衡计算出结果 。
(2)用O2表示0到8min内该反应的平均速率v= 。
(3)升高温度,该反应的K值将 ;容器中气体的平均相对分子质量将 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v(SO3)=2v(O2) B.容器内压强保持不变
C.v(SO2)逆=2v(O2)正 D.容器内密度保持不变
(5)在第12min时,容器压缩到1L,则SO3的变化曲线为 。
A.a B.b C.c D.d
(6)若保持容积不变在第12min时,加入SO3(g),则平衡向 反应方向移动(填“正” 或“逆”)。SO3的体积分数 (填“增大”或“减小”)。
(7)将相同物质的量的SO3充入下面的两个容器中,已知甲容器有活塞可以上下移动,乙容器体积固定,在相同的温度、压强下开始发生反应,在反应过程中维持体系温度不变。
①反应达平衡所需时间甲 乙(填“大于”“等于”或“小于”);达平衡时SO3的转化率甲 乙(“大于”“等于”或“小于”)。
②若平衡后,向甲、乙中分别充入惰性气体, (填“甲”或“乙”)容器的平衡将向 (填“正”或“逆”)反应方向移动。
20.如图中:E1=134kJ·mol-1,E2=368kJ·mol-1,根据要求回答问题:
(1)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是 。请写出NO2(g)和CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的热化学方程式: 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9kJ·mol-1
又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1,则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为 。
(3)已知在常温常压下:
④2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ·mol-1
⑤2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
⑥H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0kJ·mol-1
请写出1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
21.回答下列问题:
(1)某同学探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计如表系列实验:
实验序号 反应温度/°C Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL
① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0
② 40 V1 0.10 V2 0.50 V3
③ 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5
①写出硫代硫酸钠与稀硫酸反应的离子方程式: 。
②该实验①、②可探究 对反应速率的影响,V5= 。
(2)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示:
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
①该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
②该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
③某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·(H2)=c(CO)·(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
④在1000℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol/L,c(H2)=1.5mol/L,c(CO)=lmol/L,c(H2O)=3mol/L,则下一时刻,反应向 (填“正向”或“逆向”)进行。
22.工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ mol-1,其部分工艺流程如图所示:
反应体系中各组分的部分性质见表:
气体 氮气 氢气 氨
熔点/℃ -210.01 -259.77 -77.74
沸点/℃ -195.79 -252.23 -33.42
回答:
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:K= 。随着温度升高,K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)K值越大,表明 (填字母)。
A.其他条件相同时N2的转化率越高
B.其他条件相同时NH3的产率越大
C.原料中N2的含量越高
D.化学反应速率越快
(3)在工业上采取气体循环的流程,即反应后通过把混合气体的温度降低到 使 分离出来;继续循环的气体是 。
23.700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1):
反应时间/min n(CO)/mol n (H2O)/ mol
0 1.20 0.60
t1 0.20
t2 0.80
依据题意回答下列问题:
(1)反应在t1min内的平均速率为v(H2)= mol·L-1·min-1
(2)保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,到达平衡时,K= , n(CO2)= mol。
(3)温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)700℃时,向容积2L的密闭容器中充入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为1.20mol、2.00mol、1.20mol、1.20mol,则此时该反应v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(5)若该容器体积不变,能判断反应达到平衡的是 。
①c(CO)与c(H2)的比值保持不变;
②v(CO2)正=v(H2O)逆;
③体系的压强不再发生变化;
④混合气体的密度不变;
⑤体系的温度不再发生变化;
⑥气体的平均相对分子质量不变。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【分析】由平衡图象可知,反应达到平衡所需时间,T1小于T2,则反应温度T1大于T2,反应物X的浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应。
【详解】A.由分析可知,该反应为放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,故A错误;
B.由方程式知,v(Y)= v(X) ×=mol·L-1·min-1,故B错误;
C.该反应是气体体积减小的反应,M点时再加入一定量X相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡后X的转化率增大,故C正确;
D.由分析可知,该反应为放热反应,反应温度T1大于T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的转化率减小,反应放出的热量减小,则该反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量,故D错误;
故选C。
2.A
【详解】①由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知,容器内压强不随时间而变化,说明气体的物质的量不变,反应达平衡状态,故①符合题意;
②单位时间内,有3molH2反应,同时有2molNH3生成,都体现正反应方向,未体现正与逆的关系,故②不符合题意;
③由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知,在一恒容密闭容器中,气体的总质量不变,体积不变,则气体的密度一直不随时间而变化,故③不符合题意;
④单位时间内,有1molN2生成,等效消耗2molNH3,同时有2molNH3生成,正逆反应速率相等,故④符合题意;
⑤当体系达平衡状态时,N2、H2、NH3的分子数之比可能为1:3:2,也可能不是1:3:2,与各物质的初始浓度及转化率有关,不一定是平衡状态,故⑤不符合题意;
⑥由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知,气体的总质量不变,气体的物质的量是变量,由M=,则气体的平均摩尔质量是变量,气体的平均摩尔质量不随时间而变化,说明反应达平衡状态,故⑥符合题意;
由上分析可知,①④⑥符合题意,A正确;答案为A。
3.B
【详解】①反应前后气体的体积不等,容器中总压强不变,可说明达到平衡状态,正确;
②反应前后气体的质量不等,当达到平衡状态时,容器中混合气体的密度不变,正确;
③反应前后气体的体积不等,混合气体的总物质的量不变,可说明达到平衡状态,正确;
④反应前后气体的质量不等,混合气体的总物质的量不等,混合气体的平均相对分子质量不变,可说明达到平衡状态,正确;
⑤该反应没有气体颜色变化,混合气体的颜色不变,不能说明达到平衡状态,错误;
⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,不能确定正逆反应速率是否相等,不能说明达到平衡状态,错误;
⑦达到平衡状态时,各物质的浓度不变,体积分数不变,可说明达到平衡状态,正确;
综上,能够说明达到平衡状态由5个,答案选B。
4.C
【分析】设900℃时,反应达到平衡状态时C的浓度为2amol/L,由题意可建立如下三段式:
由化学平衡常数为4可得:=4,解得a=0.1,则平衡时A、B、C的浓度分别为0.10mol/L、0.10mol/L、0.20mol/L,A和B的转化率为×100%=50%。
【详解】A.由表格数据可知,温度升高,化学平衡常数减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,则a<0,故A正确;
B.由分析可知,0~10s内,消耗A的浓度为0.10mol/L,则A的反应速率为=0.01mol L﹣1 s﹣1,故B正确;
C.由分析可知,平衡时,C的物质的量浓度为0.20mol/L,故C错误;
D.该反应为气体体积不变的反应,若将容器容积缩小为原来的一半,气体压强增大,化学平衡不移动,则B的转化率依然为50%,故D正确;
故选C。
5.A
【详解】A.保持恒温恒压,充入氦气,容器的体积增大,反应物和生成物中气体的浓度都减小,平衡正向移动,B的转化率提高,A符合题意;
B.保持恒温恒容,充入氦气,虽然气体的总压强增大,但反应物和生成物中气体的浓度都不变,所以平衡不发生移动,B的转化率不变,B不符合题意;
C.其它条件不变时,升高温度,由于正反应为放热反应,所以平衡向逆反应方向移动,B的转化率降低,C不符合题意;
D.其它条件不变时,加入少量A,由于A呈固态,所以反应物和生成物中气体的浓度都不变,平衡不发生移动,B的转化率不变,D不符合题意;
故选A。
6.C
【详解】A.该反应为气体分子数不变的放热反应,升高体系温度时,化学反应速率加快,平衡逆向移动,X的平衡转化率减小,A不合题意;
B.加大Y的投入量,化学反应速率加快,平衡正向移动,X的平衡转化率增大,B不合题意;
C.加入适当催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,X的平衡转化率不变,C符合题意;
D.增大容器的体积,化学反应速率减慢,平衡不移动,X的平衡转化率不变,D不合题意;
故答案为:C。
7.A
【详解】温度对吸热反应影响更大。在其它条件不变时,降低温度,该反应的v正、v逆都减小,逆反应速率减小得多,v正>v逆,化学平衡正向移动,说明该反应的正反应为放热反应,选项D正确;
在其它条件不变时,增大压强,v正、v逆都增大,v正>v逆,化学平衡正向移动,说明反应物、生成物都有气体,且反应物的气体物质的量比生成物多,正反应是气体体积减小的反应。根据反应方程式中物质的化学计量数可知:反应物A、B一定是气体,生成物中C一定是气体,D一定不是气体,则选项A错误,选项B、C正确;
故合理选项是A。
8.D
【详解】A.该反应为可逆反应,CO的转化率不可能达到100%,故A不选;
B.CO、NO、CO2、N2的浓度相等,并不能说明各物质的浓度不变,不能说明反应达到平衡状态,故B不选;
C.可逆反应达到平衡时反应物和生成物都会同时存在于一个容器,NO的浓度不可能为0,故C不选;
D.v正(CO2)=v逆(CO2)是反应达到平衡状态的本质标志,故D选;
故选D。
9.A
【详解】A.由题可知碘的存在提高N2O的分解速率,v=k c(N2O) [c(I2)]0.5中v与k成正比,则k(含碘)>k(无碘),故A正确;
B.慢反应对总反应速率起决定作用,第二步起决定作用,故B错误;
C.第二步反应慢,活化能大,即第二步活化能比第三步大,故C错误;
D.根据N2O分解速率方程v=k c(N2O) [c(I2)]0.5, I2浓度与N2O分解速率有关,故D错误;
答案选A。
10.C
【分析】据图像(Ⅰ)知,在压强相同时,曲线b比c先达到平衡,故T1>T2;降温(T1→T2)时,C%增大,即平衡正向移动,说明正反应为放热反应;当温度不变时,曲线b比a先达到平衡,故压强P2>P1,增大压强(P1→P2)时,C%增大,即平衡正向移动,故x<2即x=1;即该反应方程式为:A(g)+B(g) C(g)。
【详解】A.据图像(Ⅰ)知,曲线b比a先达到平衡,故压强P2>P1,增大压强(p1→p2)时,C%增大,即平衡正向移动,故x<2即x=1,故A正确;
B.曲线b比c先达到平衡,故T1>T2;降温(T1→T2)时,C%增大,即平衡正向移动,说明正反应为放热反应,故B正确;
C.相同温度下增大压强平衡正向移动,B的转化率增大,所以若P3>P4,y轴不能表示B的质量分数,故C错误;
D.相同温度下增大压强平衡正向移动,气体的物质的量减少,但总质量不变,所以平均相对分子质量变大,所以若P3>P4,y轴可以表示混合气体的平均相对分子质量,故D正确;
故选C。
11.C
【详解】A.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<0,A正确;
B.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的活化能低,因此可以判断过程b使用了催化剂,B正确;
C.化学反应的焓变()仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关,而与反应的途径无关,所以使用催化剂不能改变反应的,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的总能量,因此第一步为吸热反应,D正确;
答案选C。
12.D
【详解】A.由于C为固体,增加C(s)的量,其浓度不变,平衡不改变,H2O(g)的转化率不变,A错误;
B.将容器的容积缩小一半,相当于增大压强,平衡逆向移动,H2O(g)的转化率减小,B错误;
C.保持容器容积不变,充入Ar使体系压强增大,由于体积不变,气体的物质的量不变,故气体的浓度不变,平衡不移动,H2O(g)的转化率不变,C错误;
D.保持压强不变,充入Ar使容器容积增大,容器的体积增大,故气体的浓度减小,减小浓度则反应向增大浓度的方向进行,故反应正向移动,H2O(g)的转化率增大,D正确;
故答案为:D。
13.B
【详解】A.熵是衡量体系混乱度的物理量,粒子无规则排列程度越大,混乱度越大,熵越大,A正确;
B.反应倾向于向熵增方向进行,只要满足吉布斯自由能小于零,如放热反应,熵减也可能满足吉布斯自由能小于零,反应自发进行,B错误;
C.反应倾向于向熵增方向进行,故绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行,C正确;
D.相同状况下的不同分子原子数越多越乱,乙烷中原子数多,混乱度大,熵大,D正确;
故选B。
14.B
【详解】A.活化能越大,反应速率越慢,由反应②速率慢,则②活化能大,活化能:反应②>反应①,故A错误;
B.化学反应由反应速率慢的一步反应决定,则O3分解为O2的速率主要由反应②决定,故B正确;
C.氯自由基(Cl )能够催化O3分解,加速臭氧层的破坏,催化剂可降低最大的活化能来增大速率,则Cl 主要参与反应②,故C错误;
D.Cl 是催化剂,只改变反应历程,不影响平衡,则O3分解为O2的平衡转化率不变,故D错误;
故选:B。
15. (Q3-Q2+3Q1) < 0.012 mol/L 升高温度
【分析】(1)依据盖斯定律得出液体乙醇完全燃烧产生液体水的热化学方程式,再计算23g乙醇燃烧放出的热量;
(2)化学平衡常数只与温度有关,根据温度与化学平衡常数的变化关系判断反应的热效应;
(3)①根据平衡常数的含义结合平衡时c(NO2),可计算出平衡时c(N2O4);
②改变上述体系的某个条件,达到新的平衡后,根据c(NO2)、c(N2O4),求出K值,K值减小,说明升高了温度,平衡逆向移动。
【详解】(1)①H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol
③C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol
③-②+①×3整理可得C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(Q3-Q2+3Q1) kJ/mol
23g酒精的物质的量是0.5mol,则其完全燃烧产生液体水放出热量Q=(Q3-Q2+3Q1) kJ;
(2)根据表格数据可知,温度升高,K减小,说明升高温度,平衡逆向移动,根据平衡移动原理:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,逆反应方向为吸热反应,则该反应的正反应为放热反应,所以ΔH<0;
(3)①平衡时n(NO2)=0.060mol,容器的容积为2L,所以平衡时NO2的浓度为c(NO2)=0.060mol÷2L=0.030mol/L,根据2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K==13.3,c(N2O4)=K×c2(NO2)= 0.012mol/L;
②改变上述体系的某个条件,达到新的平衡后,测得混合气体中c(NO2)=0.040mol/L,c(N2O4)=0.0070mol/L,K=<13.3,K减小,说明升高了温度,平衡逆向移动,导致化学平衡常数减小。
16.(1)N2+3H22NH3
(2) +180 N2分子中化学键很稳定,反应需要很高的活化能
(3) B 66.7% 66.7 0.6V
(4) 变浅 活塞固定时2NO2(g)N2O4(g)已达平衡状态,因反应是放热反应,放置时气体温度下降,平衡向正反应方向移动,NO2浓度降低
【详解】(1)目前人工固氮最有效的方法就是利用氮气与氢气在高温高压催化剂的条件下化合形成氨气。
(2)发生该反应需要断裂一摩尔氮氮键,与一摩尔的氧氧键,并且要形成2摩尔的氮氧键,所以该反应ΔH 为+180kJ mol-1.氮气非常稳定,要想断裂氮氮三键需要吸收很高的能量。
(3)A点与C点的压强均比100KP小,所以B点压强最大。②由图可知,此时NO2的平衡转化率为80%,假设反应开始NO2为2mol,则反应结束时,NO2为0.4mol,N2O4为0.8mol,所以N2O4的物质的量分数为66.7%,混合气体中某一气体的的分压与其物质的量分数一致,所以N2O4的分压为66.7KPa,平衡常数的计算公式为:气体分压与气体的浓度均可以来计算平衡常数。③由题意知,首先一氧化氮与氧气会完全转化为Vml的二氧化氮,接着二氧化氮会以80%的转化率转化为0.4V的N2O4,并且剩余0.2V的二氧化氮,所以气体总体积为0.6V。
(4)活塞既然已经固定说明反应已经达到平衡,NO2红棕色,N2O4无色,而由题意知该反应为放热反应,放置一会之后温度下降,反应向正反应方向进行,所以颜色会继续变浅。
17. K= 33.3% 降低 BC
【详解】(1)根据反应的方程式,K=;
(2)在830℃下达到平衡,K=1.0,
体积固定,且反应为气体的物质的量不变的反应,则x2=(2-x)(1-x),则x=mol,CO2气体的转化率为mol÷2mol×100%=33.3%;
(3)升高温度,平衡常数增大,即平衡正向移动,则正反应为吸热反应,若绝热,反应时吸热,导致容器的温度降低;
(4)A.反应为气体体积不变的反应,容器内压强一直不变,则压强不变,不能判断是否达到平衡状态,A与题意不符;
B.混合气体中c(CO)不变时,即生成CO的速率与消耗CO的速率相等,反应达到平衡状态,B符合题意;
C.v正(H2)=v逆(H2O)反应速率之比等于化学计量数之比,则v逆(H2O)=v逆(H2),可判断达到平衡状态,C符合题意;
D.c(CO2)=c(CO)时,不能判断同一物种的正逆反应速率是否相等,D与题意不符;
E.c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),未给定温度,K不能确定,不能判断是否达到平衡状态,E与题意不符;
答案为BC。
18.(1)2SO2+O22SO3
(2)1.25
(3)b
【详解】(1)根据图示可知:SO2和足量的O2在催化剂500℃的条件下发生反应产生SO3,当反应进行到5 min 后,反应物、生成物都存在,且它们的物质的量都不再发生变化,说明该反应是可逆反应,根据原子守恒可知反应方程式为:2SO2+O22SO3,故答案为:2SO2+O22SO3;
(2)在前2 min内,SO2的物质的量由10 mol变为5 mol,反应在2 L密闭容器中进行,以SO2的浓度变化表示的速率是v(SO2)=,故答案为:1.25;
(3)a.单位时间内消耗1 mol SO2,同时生成1 mol SO3表示的都是反应正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,a项错误;
b.SO2的浓度与SO3浓度均不再变化,说明任何物质的消耗速率与产生速率相等,反应达到平衡状态,b项正确;
c.SO2的浓度与SO3浓度相等时,反应可能达到平衡状态,也可能未达到平衡状态,这与反应所处的外界条件、起始量和转化率有关,c项错误;
故答案为:b。
19. K==0.4 0.0125 mol∕(L·min) 增大 减小 BC C 正 增大 大于 大于 甲 正
【详解】(1)根据图象,8分钟时c(SO3)=0.2mol÷2L=0.1mol/L,则c(SO2)=0.2mol/L,c(O2)=0.1mol/L, K==0.4;
(2)0到8min内生成氧气的物质的量是0.2mol,该反应的平均速率v(O2)= 0.0125 mol∕(L·min);
(3)升高温度,2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0,平衡正向移动,所以K值将增大;气体总质量不变、总物质的量增大,M=m÷n,所以容器中气体的平均相对分子质量将减小;
(4)A.v(SO3)=2v(O2),都是正反应速率,不能体现正逆反应速率相等,故不一定平衡,不选A;
B.反应前后气体系数和不同,气体压强是变量,容器内压强保持不变一定平衡,故选B;
C.v(SO2)逆=2v(O2)正,正逆反应速率相等,一定平衡,故选C;
D.气体总质量不变、容器总体积不变,密度是恒量,容器内密度保持不变,不一定平衡,故不选D。
(5)容器压缩的瞬间,SO3物质的量不变,随即平衡逆向移动,SO3的物质的量增大,所以c曲线符合。
(6)若保持容积不变在第12min时,加入SO3(g),SO3浓度增大,平衡正向移动;体系压强增大,SO3的体积分数增大;
(7)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),正反应气体物质的量增多,甲容器有活塞可以上下移动,乙容器体积固定,所以平衡时乙容器的压强大于甲;
①压强越大反应速率越快,乙容器的压强大于甲,所以达到平衡所需时间甲大于乙;增大压强平衡逆向移动,达平衡时SO3的转化率甲大于乙。
②若平衡后,向甲、乙中分别充入惰性气体,甲容器体积增大,相当于减压,平衡将向正反应方向移动。充入惰性气体后乙容器体积不变,平衡不移动。
20.(1) 减小 不变 NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1
(2)CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7kJ·mol-1
(3)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1
【详解】(1)观察图像,E1为反应的活化能,加入催化剂降低反应的活化能,但是ΔH不变;1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差,因此该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1。
(2)观察热化学方程式,利用盖斯定律,将所给热化学方程式作如下运算:②×3-①×2+③×2,即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式为:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7kJ·mol-1。
(3)根据盖斯定律,由(④-⑤+⑥×4)×得CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1。
21.(1) +2H+=S↓+SO2↑+H2O 温度 6
(2) 吸热 830 正向
【详解】(1)①Na2S2O3与稀H2SO4发生歧化反应生成Na2SO4、S单质和SO2、H2O,反应的离子方程式为: +2H+=S↓+SO2↑+H2O;
②实验①、②的温度不同,故可探究温度对反应速率的影响;
通过观察实验①、③的数据可知,所加稀硫酸的体积不同,故应该是探究硫酸浓度对反应速率的影响,则必须保持其他影响因素一致; 即加入的Na2S2O3溶液的量相同,故V4=10.0 mL,加入的H2SO4和水的总量相同,故V5=10.0 mL-4.0mL=6.0mL;
(2)①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K=;
②化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热;
③平衡浓度符合下式c (CO2)·c (CH2) =c (CO)·c (H2O)时,浓度熵和平衡常数相等均等于1,平衡常数只受温度的影响,当K= 1时,根据表中数据,所以温度是830℃;
④此时浓度商Qc==1<1000℃时平衡常数K=1.7,反应向正反应进行。
22.(1) 减小
(2)AB
(3) -33.42℃ 氨 N2和H2
【详解】(1)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:,△H=-92.44kJ/mol,平衡常数为K=,反应是放热反应,随着温度的升高平衡逆向进行,平衡常数减小;
(2)对于合成氨反应,K值越大表明温度越低;
A.温度越低,正向进行程度越大,N2的转化率越高,故A正确;
B.温度越低,生成的氨气越多,NH3的产率越大,故B正确;
C.温度低反应正向进行,原料中N2的含量减少,故C错误;
D.温度低化学反应速率减慢,故D错误;
答案选AB;
(3)根据气体熔沸点的大小可知,氨易液化,将温度降低到氨气的沸点(-33.42℃)变为液态后,将氨气从体系中分离出去可使平衡正向移动,剩余的N2和H2可循环利用,提高产率;
23.(1)
(2) 1 0.40
(3)放热
(4)>
(5)①②⑤
【详解】(1)反应在t1min内水的物质的量改变量为0.4mol,则氢气增加量为0.4 mol,因此平均速率为,故答案为:。
(2)列出三段式:
,其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,达到平衡时,设CO转化了xmol。列出三段式:
温度不变,K不变,所以,解得x=0.4mol,故答案为:0.4。
(3)温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,平衡常数减小,平衡逆向移动,说明逆向是吸热反应,正向为放热反应,故答案为:放热。
(4)700℃时,向容积2L的密闭容器中充入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为1.20mol、2.00mol、1.20mol、1.20mol,浓度商,则此时该反应v(正)> v(逆),故答案为:>。
(5)①c(CO)与c(H2)的比值保持不变,能判断反应达到平衡,故①符合题意;
②v(CO2)正=v(H2O)逆,一正一逆,速率相等,能判断反应达到平衡,故②符合题意;
③该反应是等体积反应,体系的压强始终不改变,不能判断反应达到平衡,故③不符合题意;
④气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,不能判断反应达到平衡,故④不符合题意;
⑤该反应是放热反应,温度会升高,当体系的温度不再发生变化则达到平衡,故⑤符合题意;
⑥气体的平均相对分子质量不变,气体质量,物质的量都没有改变,相对分子质量不变,不能判断反应达到平衡,故⑥不符合题意;
故答案为:①②⑤。
答案第1页,共2页
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