第二章《化学反应的方向、限度与速率》练习题
一、单选题
1.工业上常采用氨氧化法制硝酸,流程是将氨和空气混合后通入灼热的铂铑合金网,反应生成的一氧化氮与残余的氧气继续反应生成二氧化氮: ,对于该反应的说法中正确的是
A.反应能够自发进行的主要原因是
B.反应物的总键能小于生成物的总键能
C.使用合适的催化剂可降低反应的活化能,提高的平衡产率
D.平衡后升高温度,该反应增大,减小,平衡向逆反应方向移动
2.一定条件下,,平衡转化率随温度变化如图所示。对a、b、c三点对应情况的分析,合理的是
A.物质的量分数:a>b B.物质的量分数:aC.平衡常数: D.反应速率:
3.在气体反应中,使反应物的活化分子数和活化分子百分数同时增大的反应条件是
A.增加反应物浓度 B.升高温度 C.增大压强 D.降低温度
4.根据下列图示所得出的结论不正确的是
甲 乙 丙 丁
A.图甲是恒温密闭容器中发生反应时随反应时间变化的曲线,说明t1时刻改变的条件可能是缩小容器的体积
B.图乙是H2的起始量一定时恒温密闭容器中发生反应,达到平衡时NH3的体积分数随N2的起始物质的量的变化曲线,则H2的转化率:b>c>a
C.图丙是一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化,则用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果偏小
D.图丁表示反应不同温度时平衡常数K随压强的变化关系图,则
5.关于化学反应进行的方向叙述不正确的是( )
A.△H<0,△S>0时,反应自发进行,如金属钠和水的反应
B.△H>0,△S<0时,反应不自发进行,如2CO(g)=2C(s)+O2(g)
C.过程的自发性能判断过程的方向,还能确定过程是否一定会发生
D.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)△H<0,△S<0,低温条件下可自发进行
6.活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应
B.相同条件下,P1比P2更稳定
C.该历程中最大正反应的活化能Ea= 215.49kJ·mol-1
D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2)
7.下图是某元素常见物质的“价类”二维图,其中d为红棕色气体,f和g均为正盐且焰色反应火焰为黄色。下列说法不正确的是
A.e的浓溶液可以用铝槽车运输
B.气体a、c均可用浓硫酸干燥
C.常温下,将充满d的密闭烧瓶置于冰水中,烧瓶内红棕色变浅
D.d可与NaOH溶液反应生成f和g
8.mA(s)+nB(g)qC(g)(正反应为吸热反应)的可逆反应中,在恒温条件下,B的体积分数(B%)与压强(p)的关系如图所示,有关叙述正确的是。
A.n=q B.n>q
C.X点,v正>v逆;Y点,v正<v逆 D.X点比Y点反应速率快
9.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.新制的氯水在光照条件下颜色变浅,溶液的pH会减小
B.打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出
C.500℃左右比室温更有利于合成NH3
D.实验室可用向浓氨水中加入一定量的氢氧化钠固体来快速制取氨气
10.化学是以实验为基础的科学。下列实验操作和现象正确的是
选项 操作 现象或结论
A 测定中和反应的反应热时,将酸和碱溶液缓慢混合 温度计示数升高
B 向的溶液中逐滴滴加溶液 溶液由橙色变为黄色
C 用玻璃棒蘸取溶液点到湿润的pH试纸中间测其PH pH试纸变红
D 加热的氯化铜溶液 溶液颜色无明显变化
A.A B.B C.C D.D
11.某可逆反应平衡常数表达式为K=。达到平衡状态时,如果升高温度(其他条件不变),则K值减小。下列说法正确的是:
A.反应的热化学方程式为NO(g)+SO3(g) NO2(g)+SO2(g) ΔH>0
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明反应已达平衡
C.一定条件下达到平衡时,缩小容器体积,增大体系压强,气体颜色加深
D.使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大
12.向20mL 0.40mol/L 溶液中加入少量K1溶液,反应历程是:
ⅰ.;
ⅱ.。
双氧水分解反应过程中能量变化和不同时刻测得生成氧气的体积(已折算为标准状况)如下图所示:
t/min 0 5 10 15 20
/mL 0.0 12.6 20.16 28.0 32.7
下列说法错误的是
A.反应ⅰ的速率比反应ⅱ慢
B.不能改变总反应的能量变化
C.0~10min的平均反应速率:
D.改变了双氧水分解反应的反应历程,曲线②为含有的反应过程
13.在低于100℃时,在活性炭催化作用下,在1.0L密闭容器中自发进行反应:。反应过程中的有关数据如表:
0 5 10 15
2 0.6 0.6
1.8 0.4
0 0.6
下列说法正确的是
A.该反应在高温下自发进行
B.10min内,用表示的化学反应速率约为
C.保持其他条件不变,变为绝热容器,平衡时气体总物质的量大于2.4mol
D.若保持温度不变,在第15min向容器中加入三种物质各0.4mol,则平衡逆向移动
14.化学与生活密切相关,下列说法不正确的是
A.研发使用高效催化剂,可提高反应速率,不能提高平衡转化率
B.酿酒工艺中加入的“酒曲”与面包工艺中加入的“发酵粉”作用相同
C.“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术,可有效防护细菌侵入
D.葡萄酒中通常添加微量的SO2,既可以杀菌消毒,又可以防止营养成分被氧化
二、填空题
15.1,2-二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)是重要的化工原料,工业上可用丙烯加成法生产,主要副产物为3-氯丙烯(CH2=CHCH2C1) ,反应原理为
i. CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g) ΔH1= -134 kJ mol-1
ii. CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl (g)+HCl(g) ΔH2= -l02 kJ mol-1
已知:相关化学键的键能数据如下表所示:
化学键 C=C C—C C—Cl Cl—Cl
E/( kJ mol-1) 611 X 328 243
请回答下列问题:
(1)由反应i计算出表中x= 。
(2)一定温度下,密闭容器中发生反应i和反应ii,达到平衡后增大压强,CH2C1CHClCH3的产率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)T1℃时,向10L恒容的密闭容器中充入1 mol CH2=CHCH2C1和2 mol HCl,只发生以下反应:CH2=CH CH2Cl (g)+HCl(g)CH2ClCHClCH3(g) ΔH3。5min反应达到平衡,测得 0 5 min内,用CH2ClCHClCH3表示的反应速率 v(CH2ClCHClCH3)=0.016 mol·L-1 min-1。
①平衡时,HCl的体积分数为 (保留三位有效数字)。
②保持其它条件不变,6 min时再向该容器中充入0. 6 mol CH2=CHCH2Cl、0.2molHCl和0.1mol CH2ClCHClCH3,则起始反应速率 v正(HCl) (填“>”“<”或“=”)V逆(HCl).
(4)一定压强下,向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和C12发生反应ii。设起始的=w,平衡时Cl2的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系如图甲所示。W=1时,正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图乙所示。
①图甲中,w2 (填“>”“<”或“=”)1
②图乙中,表示正反应平衡常数的曲线为 (填“A”或“B”),理由为 。
③T1K下,平衡时Cl2的转化率为 。
(5)起始时向某恒容绝热容器中充入1 mol CH2=CHCH3和1 mol Cl2发生反应ii,达到平衡时,容器内气体压强 (填“增大”“减小”或“不变”)。
16.、CO、等都是重要的能源,也是重要的化工原料。
(1)25℃,101kPa时,8.0g完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量。写出该反应的热化学反应方程式: 。
(2)水煤气中的CO和在高温下反应可生成甲烷。在体积为2L的恒容密闭容器中,充入1molCO和5molH2,一定温度下发生反应:。测得CO和H2的转化率随时间变化如图-1所示。
①从反应开始到6分钟,CO的平均反应速率 ,6分钟时,H2的转化率为 。
②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是 。(填字母)
a.容器中混合气体的密度保持不变
b.容器中混合气体的总压强保持不变
c.容器中的质量分数保持不变
d.单位时间内每消耗1molCO,同时生成1mol
(3)甲烷燃料电池装置图如图-2,电池总反应为。现用此燃料电池电解饱和食盐水。
①通入氧气的电极为电池的 (填“正极”或“负极”)
②若通入0.1mol充分反应,计算用此燃料电池电解饱和食盐水,理论上得到氢气的体积(标准状况下)。写出计算过程,否则不得分。 。
17.目前我国主要使用肼()作为卫星发射所用燃料。可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂反应生成和。
已知:①
②
(1)写出反应③液体燃料与液态反应生成和的热化学方程式: 。
(2)0.4mol液体燃料发生反应②放出的热量为 kJ。
(3)反应③的平衡常数为,则、、之间的关系: 。
18.在一定温度下,将2molA和2molB两种气体相混合于容积为2L的某密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),2min末反应达到平衡状态,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,请填写下列空白:
(1)x值等于 。
(2)A的转化率为 。
(3)生成D的反应速率为 。
(4)平衡时物质C的体积分数是 。
19.甲醇是一种重要的试剂,氢气和二氧化碳在一定条件下可以合成甲醇:,在密闭容器中充入氢气和二氧化碳,测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图所示:
试回答下列问题。
(1)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。该反应的平衡常数的表达式为 。为了降低合成甲醇的成本可采用的措施是 (写一条即可)。
(2)解释温度低于时,甲醇的体积分数逐渐增大的原因: 。
(3)氢气在Q点的转化率 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)氢气在W点的转化率;其他条件相同时,甲醇在Q点的正反应速率 甲醇在M点的正反应速率。
(4)下图表示氢气的转化率与投料比的关系,请在图中画出压强分别为和(其他条件相同)时对应的变化曲线并标出相应的条件 。
20.一定温度下,在2L的密闭容器中,M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)反应的化学方程式为 。
(2)反应达到化学平衡的时间是 min,该时间内的平均反应速率v(N)= 。
(3)4min时,正、逆反应速率的大小关系为v正 v逆(填“>”“<”或“=”);
(4)一定温度下,将一定量的N2和H2充入固定容积催化剂的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有 (填序号)。
A.容器内的压强不变
B.容器内气体的密度不变
C.相同时间内有3mol H-H键断裂,有6mol N-H键形成
D.c(N2):c(H2):c(NH3)=1︰3︰2
E.NH3的质量分数不再改变
②若起始时向容器中充入10mol·L-1的N2和15mol·L-1的H2,10min 时测得容器内NH3的浓度为1.5mol·L-1,10min内用N2表示的反应速率为 ;此时H2的转化率为 。
(5)能加快反应速率的措施是 (填序号)
①升高温度 ②容器容积不变,充入惰性气体Ar ③容器压强不变,充入惰性气体Ar ④使用催化剂
21.在密闭容器中充入2mol和6mol,容器体积为5L,在一定温度下催化反应,的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
(1)①前3min内平均反应速率: ;
②平衡时,的转化率为 ;的体积分数为 ;混合气体的平均摩尔质量为 g/mol;反应前后压强之比 。
③在此温度下,上述反应平衡常数K= 。
(2)①若在4min时,保持体积不变,通入氖气, (填增大,减小或不变)。
②若在4min时,保持压强不变,通入氖气使容积增大一倍,瞬间变为 ,Q K(填“>”“=”或“<”),反应向 方向进行。
(3)在恒温恒容条件下,充入2mol和6mol,发生合成氨反应,下列选项能判断该反应达到平衡状态的是
①断开3molH-H键的同时断开2molN-H键
②和的体积比保持不变
③容器内密度不变
④
⑤单位时间内生成nmol的同时,消耗2nmol
⑥不变
⑦混合气体的平均相对分子质量不变
⑧容器内的压强不再变化
22.以下化学反应,反应物能否自发转变为生成物?请判断并写出你的判断依据。(反应均在298K、100kPa下进行)
(1); (填“可以”“不可以”或“无法判断”)。理由是 。
(2); (填“可以”“不可以”或“无法判断”)。理由是 。
三、计算题
23.O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下,则2.0~6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率为 (以mol·min-1为单位)。
t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0
n(Cl2)/10-3mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】A.该反应正向体积减小,,故A错误;
B.,反应物的总键能小于生成物的总键能,故B正确;
C.催化剂不能改变反应限度,因此不能提高二氧化氮的平衡产率,故C错误;
D.升高温度,正反应速率和逆反应速率都增大,故D错误;
故选B。
2.D
【分析】由图象可知,升高温度CO2平衡转化率减小,可知升高温度平衡逆向移动,反应为放热反应;如果温度相同,则氢气与CO2的起始物质的量比值越小,CO2的转化率越大。
【详解】A.a、b点均在曲线I上,由图可知升高温度CO2平衡转化率减小,可知升高温度平衡逆向移动,则CO2物质的量分数:aB.a、c点温度相同,增大氢气的量平衡正向移动,则C2H5OH物质的量分数:a>c,故B错误;
C.K与温度有关,且正反应为放热反应,温度越高K越小,则平衡常数:Ka=Kc>Kb,故C错误;
D.a、b点只有温度不同,温度越高、反应速率越快,则反应速率:va(CO2)答案选D。
3.B
【详解】A.增加反应物浓度,可增大单位体积内的活化分子数,但不改变活化分子百分数,A不符合题意;
B.升高温度,可增大反应物的能量,从而增大单位体积内的活化分子数和活化分子百分数,B符合题意;
C.增大压强,可增大单位体积内的活化分子数,但不改变活化分子百分数,C不符合题意;
D.降低温度,可减小反应物的能量,从而减小单位体积内的活化分子数和活化分子百分数,D不符合题意;
故选B。
4.B
【详解】A.恒温密闭容器中发生,K=c(CO2),温度不变,平衡常数不变,t1时刻缩小容器体积,c(CO2)迅速增大,重新达到平衡后,c(CO2)与原平衡c(CO2)相等,A正确;
B.H2的起始量一定时在恒温密闭容器中发生反应,随着氮气的物质的量逐渐增大,反应正向进行,H2的转化率逐渐增大,故H2的转化率:c>b>a ,B错误;
C.在一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释,醋酸的电离程度增大,导电能力增强,但超过b点以后,离子浓度减小,导电能力减弱,在a点用湿润的PH试纸测量PH时,相当于醋酸被稀释,酸性增强,PH偏小,C正确;
D.由于为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,由图知T2时的K值小于T1时的K值,故,D正确;
故选B。
5.C
【详解】A、△H<0、△S>0,可满足△G=△H-T·△S<0,能自发进行,如金属钠和水的反应,故A正确;
B、已知反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)的△H>0,△S<0,所以△H-T△S>0,反应在任何温度下都不能自发进行,故B正确;
C、反应的自发性只能够用于判断过程的方向,过程是否一定发生还与外界条件有关,故C错误;
D、反应自发进行的判断依据是△H-T△S<0,△H<0,△S<0,低温条件下可自发进行,故D正确;
故选C。
6.D
【详解】A.由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,故A错误;
B.由图中信息可知P2的能量低于P1的能量,物质能量越低越稳定,因此P2比P1更稳定,故B错误;
C.由图可知该历程中最大正反应的活化能是由中间产物Z到过渡态IV的过程,Ea=186.19 kJ·mol-,故C错误;
D.由图可知中间产物Z转化成产物P1的正反应活化能比Z转化成产物P2的正反应活化能低的多,活化能越小反应速率越快,因此v(P1)>v(P2),故D正确;
故选:D。
7.B
【分析】由题干信息d为红棕色气体氧化物,则d为NO2,说明该图为N元素的“价类”二维图,则可知:a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2,e为HNO3,f和g均为正盐且焰色反应火焰为黄色,说明g、f含有Na+,则f为NaNO3、g为NaNO2,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,e的浓溶液即浓HNO3,由于常温下铝在浓硝酸中发生钝化,故可以用铝槽车运输浓HNO3,A正确;
B.由分析可知,气体a为NH3不能用浓硫酸干燥,c为NO可用浓硫酸干燥,B错误;
C.由分析可知,d为NO2,常温下,将充满d的密闭烧瓶置于冰水中,由于反应2NO2(g)N2O4(g) , 平衡正向移动,故烧瓶内红棕色变浅,C正确;
D.由分析可知,d为NO2,2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,即NO2可与NaOH溶液反应生成f即NaNO3和g即NaNO2,D正确;
故答案为:B。
8.C
【详解】A.由图象的曲线变化特征可以看出,增大压强,B的百分含量增大,说明平衡向逆反应方向移动,由于A为固体,则有n<q,故A错误;
B.由图象的曲线变化特征可以看出,增大压强,B的百分含量增大,说明平衡向逆反应方向移动,由于A为固体,则有n<q,故B错误;
C.X点位于曲线上方,未达到平衡状态,由图象可以看出,当B的含量减小时,可趋向于平衡,则应是向正反应方向移动,即v正>v逆;Y点位于曲线下方,若要达到平衡状态,B的含量应该增大,即应向逆反应方向移动,所以v正<v逆,故C正确;
D.由图象可以看出X点的压强小于Y点压强,压强越大,反应速率越大,故X点比Y点的反应速率慢,故D错误;
故选C。
9.C
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用。
【详解】A.新制的氯水中次氯酸受光照射会分解,次氯酸浓度减小,使得化学平衡Cl2+H2O HCl+HClO向右移动,颜色变浅,溶液的pH会减小,能用勒夏特列原理解释,故A不符合题意;
B.打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出,是因为压强减小,二氧化碳气体大量逸出,平衡移动的结果,和平衡有关,能用勒夏特列原理解释,故B不符合题意;
C.N2+3H2 2NH3;ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,不能用勒夏特列原理解释,故C符合题意;
D.浓氨水加入氢氧化钠固体,氢氧化钠固体溶解放热,使一水合氨分解生成氨气,化学平衡NH3+H2O NH3 H2O NH+OH ,逆向进行,能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意;
故答案选C。
10.B
【详解】A.测定中和反应的反应热时,为减少热量损失,将酸和碱溶液迅速混合,故A错误;
B.向的溶液中逐滴滴加溶液,氢离子浓度降低, 平衡正向移动,溶液由橙色变为黄色,故B正确;
C.具有漂白性,不能用pH试纸测其PH,故C错误;
D.加热的氯化铜溶液,溶液由蓝色变为绿色,故D错误;
选B。
11.C
【详解】A.升高温度(其它条件不变),K值减小,则该反应为放热反应,ΔH<0,根据平衡常数表达式可写出该反应的热化学方程式为NO2(g)+SO2(g) NO(g)+SO3(g)ΔH<0,选项A错误;
B.该反应反应前后各物质均为气体且物质的量不变,混合气体的平均摩尔质量为恒量,不能作为达平衡的标志,选项B错误;
C.该反应两边气体物质系数相等,一定条件下达到平衡时,缩小容器体积,平衡不移动,但NO2的浓度增大,故气体颜色加深,选项C正确;
D.使用合适的催化剂可使该反应的反应速率,但平衡常数不变,选项D错误;
答案选C。
12.C
【详解】A.根据图中信息,反应i比反应ii的活化能大,活化能越大,反应速率越慢,则反应ⅰ的速率比反应ⅱ慢,故A正确;
B.由i、ii相加得到2H2O2=2H2O+O2↑,KI为反应的催化剂,降低反应的活化能,但不能改变总反应的能量变化,故B正确;
C.由表中数据可知,0~10 min生成氧气的物质的量为=9×10-4mol,由反应可知消耗的过氧化氢为2×9×10-4mol=1.8×10-3mol,忽略溶液体积的变化,v(H2O2)==9.0×10-3mol/(L min),故C错误;
D.IK是催化剂,降低活化能加快反应速率,因此改变了双氧水分解反应的反应历程,曲线②为含有的反应过程,故D正确;
故选C。
13.C
【详解】A.反应是一个熵减的反应,低于100℃时反应能自发进行,说明正反应为放热反应,,当时,反应能自发进行,高温下熵减的反应可能为非自发反应,A错误;
B.根据反应速率之比等于化学计量数之比,则,根据表中数据可知,0~10min内用CO表示的化学反应速率为,换算后可知速率约为,则,B错误:
C.由表中第10min与15min数据可知,10min时反应已经达到平衡,根据反应方程式,此时体系内、、,平衡时气体总物质的量为2.4mol,如果变为绝热容器,由于该反应,随反应的进行,容器内温度升高,平衡逆向移动,故重新达到平衡时气体总物质的量大于2.4mol,C正确;
D.若保持温度不变,由表中数据可知,平衡时、、,则平衡常数,在第15min向体系中加入三种物质各0.4mol,则,平衡正向移动,D错误;
故选C。
14.B
【详解】A.研发使用高效催化剂,可提高反应速率,但由于催化剂对正、逆反应速率影响相同,因此不能使化学平衡发生移动,故不能提高平衡转化率,A正确;
B.酿酒中的酒曲是催化剂,而面包中加入的发酵粉是发酵的作用,可见二者的作用不相同,B错误;
C.Ag+是重金属离子,能够使细菌、病毒蛋白质发生变性而失去其生理活性,因此“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术,可有效防护细菌侵入,C正确;
D.二氧化硫具有强的还原性而且具有杀菌消毒能力,既可以杀菌又可以防止营养成分被氧化,D正确;
故合理选项是B。
15. 166 增大 54.5% > > B 反应ii的正反应为放热反应。温度升高, 正反应的平衡常数减小 50% 增大
【分析】(1)利用反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值计算;
(2 )增大压强,平衡向气体分子总数减小的方向移动;
(3)由反应速率v(CH2ClCHClCH3)计算平衡时生成CH2ClCHClCH3的物质的量,进而计算平衡时HCl(g)的物质的量为1.2mol ,再用差量法计算平衡时气体总物质的量;由题中数据,利用三段式法可计算出平衡时各物质的浓度,依据公式计算平衡常数,通过浓度熵判断平衡得移动方向。
【详解】(1)由反应i可知,H1=-134kJ·mol-1=611kJ·mol-1+243kJ·mol-1-2-2×328kJ·mol-1,解得=166kJ·mol-1;
(2)反应ii的左右两边气体分子总数相等,平衡不受压强影响;反应i为气体分子总数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,CH2ClCHClCH3的产率增大;
(3)①0~5 min内,用CH2ClCHClCH3表示的反应速率v(CH2ClCHClCH3)=0..16 mol·L-1·min-1.平衡时生成CH2ClCHClCH3的物质的量为0.8mol,则平衡时HCl(g)的物质的量为1.2mol,再用差量法计算出平衡时气体总物质的量为3mol-0.8mol=2.2mol,所以HCl的体积分数为×100%≈54.5%.②由题目中数据,利用三段式法可计算出平衡时,CH2═CHCH2Cl(g)、HCl(g)、CH2ClCHClCH3(g)的浓度分别为0.02mol·L-1,0.12mol·L-1、0.08mol·L-1,则平衡常数K==;6 min时的浓度商Q==<,平衡正向移动,所以(HCl)>(HCl);
(4)①由反应ii和图甲知,一定温度下,起始的越大,平衡时Cl2的体积分数越小;
②反应ii的正反应方向为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,③由图乙知,温度为T1时,正、逆反应的平衡常数相等,又因为二者互为倒数,则平衡常数K=1,ω=1时,设CH2═CHCH3和C12的物质的量均为mol,参加反应的C12的物质的量为b mol,利用三段式可列关系式:=1,解得=50%;
(5)该反应为反应前后气体分子总数相等的放热反应,反应向正反应方向进行,体系温度升高,气体膨胀,压强增大。
【点睛】本题以1,2-氯丙烷为载体考查化学反应原理,涉及了热化学计算、化学能与化学键的热量转化、化学反应速率、化学平衡及图象、化学移动等相关知识,掌握基础,掌握反应热计算、运用三段式计算化学反应速率和化学平衡以及正确分析图象获取解答信息是关键。
16. 36% b、c 正极 解:(理论上)燃料电池与电解池中电子转移数目相等。
由题意可得:
解得
【详解】(1)解析:(1)8.0gCH4的物质的量为0.5mol完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量,lmolCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出890.2kJ热量,热化学方程式为:;
(2)①由题目信息可得三段式:
CO的平均反应速率=,H2的转化率为=;
②a.容器中混合气体的密度=,所有反应物产物都是气体,根据质量守恒,m不变,又由于是恒容反应,所以V不变,所以密度不是变量,a错误;
b.反应前后气体分子数不一样,所以压强是变量,容器中混合气体的总压强保持不变可以证明反应达到平衡,b正确;
c.容器中的质量是变量,所以容器中的质量分数保持不变,可以证明反应达到平衡,c正确;
d.单位时间内每消耗1molCO,同时生成1mol,这两个过程都是正速率,这时即使速率之比等于系数之比,也不能证明反应达到平衡,d错误;
故选b、c。
(3)①通入氧气的电极得电子,发生还原反应,是正极;
②在电解池和原电池中转移电子数相等,由此可得在原电池里变成,可计算出转移的电子数,如下:
解得
17.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据盖斯定律,利用已知反应进行运算,可得液体燃料与液态反应生成和的热化学方程式为;
(2)1mol液体燃料发生反应,放出热量为,则0.4mol发生反应放出热量为;
(3),,。
18.(1)2
(2)60%
(3)0.2mol/(L·min)
(4)20%
【分析】(1)
平衡时C的浓度为0.4mol/L,则n(C)= 0.4mol/L2L=0.8mol,物质的量之比等于化学计量数之比,所以0.8mol:0.8mol=x:2,解得x=2。故答案为:2。
(2)
设转化的A的物质的量为y,列三段式,
=,解得y=1.2,A的转化率为:100%=60%。故答案为:60%。
(3)
生成D的反应速率为:=0.2mol/(L·min),故答案为:0.2mol/(L·min)。
(4)
平衡时,A、B、C、D四种气体的物质的量分别为0.8mol、1.6mol、0.8mol、0.8mol,总物质的量为0.8mol+1.6mol+0.8mol+0.8mol=4.0mol,则平衡时物质C的体积分数是:100%=20%,故答案为:20%。
19. 放热 增加的充入量(合理即可) 温度低于时,反应未达到平衡,反应正向进行,甲醇的体积分数逐渐增大 小于 小于
【详解】(1)时,升高温度,甲醇的体积分数减小,平衡逆向移动,说明正反应为放热反应。
该反应的平衡常数表达式为;为了降低会成甲醇的成本,应该尽可能地使平衡向右移动,可增加的充入量,故答案为:放热;;增加的充入量(合理即可);
(2)温度低于时,反应未达到平衡,反应正向进行,甲醇的体积分数逐渐增大;
(3)温度低于时,反应未达到平衡,反应正向进行,W点达到平衡,因此氢气在Q点的转化率小于在W点的转化率。Q点和M点,甲醇的体积分数相等,则Q点体系中各物质浓度与M点相同,但M点温度高于Q点,因此甲醇在Q点的正反应速率小于在M点的正反应速率,故答案为:小于;小于;
(4)增大压强,平街正向移动,氢气的转化率增大,增大投料比,氢气的转化率减小,据此作图如下:。
20. 6 0.5mol/(L·min) 大于 AE 0.075mol L-1 min-1 15% ①④
【详解】(1)反应进行到6min时N减少8mol-2mol=6mol,M增加5mol-2mol=3mol,因此反应的化学方程式为。
(2)根据题图可知反应进行到6min时各物质的物质的量不再发生变化,因此反应达到化学平衡的时间是6min,该时间内的平均反应速率。
(3)由于反应达到化学平衡的时间是6min,则4min时,正、逆反应速率的大小关系为v正>v逆。
(4)①A. 反应前后气体计量数之和不相等,密闭容器容积固定,未平衡时随反应进行,气体总物质的量变化导致压强变化,因此容器内的压强不变时,说明反应达到平衡,故A正确;
B.各组分都是气体,气体总质量始终保持不变,容器为恒容状态,密度保持恒定,因此密度不变不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C. H-H键断裂和N-H键形成都说明反应向正反应方向进行,因此不能说明反应达到平衡,故C错误;
D. 开始时通入量未知,因此已知物质的量浓度之比,不能判断是否达到平衡,故D错误;E. 根据化学平衡状态的定义,NH3的质量分数不变,说明反应达到平衡,故E正确。故选AE。
②根据化学反应速率的计算公式,v(NH3)==0.15 mol L-1 min-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,即v(N2)==0.075 mol L-1 min-1,消耗H2的物质的量浓度为×1.5mol L-1=2.25mol L-1,H2的转化率为×100%=15%。
(5)①升高温度反应速率加快;②容器容积不变,充入惰性气体Ar,反应物浓度不变,反应速率不变;③容器压强不变,充入惰性气体Ar,容器容积增大,反应物浓度减小,反应速率减小;④使用催化剂,反应速率加快。
21.(1) 0.3mol/(L·min) 75% 60% 13.6 8:5 133.3
(2) 不变 0.3mol/L > 逆反应
(3)⑥⑦⑧
【分析】反应开始至平衡,列三段式如下:。
【详解】(1)①前3min内平均反应速率:,速率之比等于化学计量数之比,0.3mol/(L·min);
②平衡时N2的消耗量为1.5mol,转化率为75%;的体积分数为;混合气体的平均摩尔质量为g/mol;反应前后压强之比等于物质的量之比=1.6:1=8:5;
③平衡常数K=;
(2)
若在4min时,保持体积不变,通入氖气,平衡不移动,氨气浓度不变。②若在4min时,保持压强不变,通入氖气使容积增大一倍,瞬间变为0.3mol/L,Q= >K,平衡逆向进行;
(3)①断开3molH-H键的同时断开6molN-H键才是平衡状态,①错误;
②无论是否平衡,氮气和氢气的体积比一直是2:6,②错误;
③容器内气体总质量不变,容器体积不变,密度一直不变,③错误;
④才是平衡状态,④错误;
⑤单位时间内生成nmol的同时,消耗2nmol,都描述逆反应,不是平衡状态,⑤错误;
⑥氨气浓度不变达到平衡状态,⑥正确;
⑦该反应是气体分子数减小的反应,气体总质量不变,混合气体的平均相对分子质量不变时,达平衡状态,⑦正确;
⑧该反应是气体分子数减小的反应,压强不变时,达平衡状态,⑧正确;
故选⑥⑦⑧。
22.(1) 可以 根据反应可以自发进行可知,能自发进行
(2) 无法判断 反应为放热的熵减反应,根据反应可以自发进行可知,反应能在低温下自发进行,在高温下不能自发进行,故无法判断
【详解】(1)反应为放热的熵增反应,根据反应可以自发进行可知,能自发进行;
(2)反应为放热的熵减反应,根据反应可以自发进行可知,反应能在低温下自发进行,在高温下不能自发进行,故无法判断;
23.1.8×10-3mol·min-1
【详解】设2.0~6.0min内,HCl转化的物质的量为n,则:
解得n=7.2×10-3mol,则v(HCl)==1.8×10-3mol·min-1。
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