2.2 化学平衡 同步练习题
2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
一、单选题
1.我国科研人员提出了由 CO2和CH4转化为CH3COOH的催化反应历程。该催化反应历程示意图如下。下列说法错误的是( )
A.①→②放出能量并形成了C一C键
B.CH4→CH3COOH过程中,有C一H键发生断裂
C.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
D.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
2.已知: ,下列说法正确的是( )
A.在相同条件下,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)的能量总和小于2 mol AB气体的能量
B.1 mol A2与1 mol B2反应生成2 mol液态AB时△H>-46.6 kJ/mol
C.在密闭容器中,投入1 mol A2(g)与1 mol B2(g)进行反应,当反应不再进行时,放出热量一定为46.6 kJ
D.该逆反应过程的活化能Ea一定大于46.6 kJ/mol
3.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法错误的是:( )
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4→CH3COOH过程中,有C-H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C一C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
4.在一密闭容器中发生反应: 。当反应达到平衡时,下列措施中既能加快反应速率又能提高CO转化率的是( )
A.降低温度 B.增大压强
C.充入少量的CO(g) D.加入适宜的催化剂
5.在一定条件下的密闭容器中,进行可逆反应:。下列说法中,能说明该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.、、的浓度均不再变化 B.、、三者的浓度相等
C.、、在容器中共存 D.正、逆化学反应速率均为0
6.对于反应mA(s) + nB(g) eC(g) + f D(g),当其它条件不变时,C的百分含量(C%)和压强(P)的关系如图,下列叙述正确的是( )
A.化学方程式中n<e +f
B.达到平衡后,若升温,v正减小,v逆增大
C.达到平衡后,增加B的量,B的转化率增大
D.若B为有色物质,达到平衡后缩小容器体积,重新达平衡后与原平衡比较气体颜色变浅
7.下列不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业上催化氧化成的反应,选用常压条件而不选用高压
B.用饱和食盐水除去中的,可以减少氯气的损失
C.将溶液加热蒸干不能得到固体
D.向溶液中加入固体后颜色变深
8.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应:aX(g) bY(g)△H。该反应达到平衡时,X的物质的量浓度与温度、容器体积的关系如下表所示。
下列说法不正确的是( )
A.a>b
B.△H<0
C.若温度不变,压缩容器体积,则Y的体积分数增大
D.若体积不变,升高温度,则该反应的化学平衡常数增大
9.下列说法不正确的是( )
A.化学反应速率改变,化学平衡状态一定发生移动
B.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率加快
C.若外界条件改变引起平衡中v正>v逆,则平衡一定正向移动
D.活化分子之间发生的碰撞不一定为有效碰撞
10.已知恒温下,溶液中发生反应3HSO3-(ag)+IO3-(aq)3SO42-(ag)+I-(aq)+3H+(aq),溶液中c(I-)随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应过程中一定存在3 v(HSO3-)=v(I-)
B.c(HSO3-)=3 m mol/L时,可判断反应达到平衡状态
C.反应达平衡后,再加入蒸馏水,平衡正移
D.tA时,V正11.在绝热的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应已达到平衡状态。( )
①混合气体的压强②混合气体的密度③容器内的温度④混合气体的总物质的量
⑤混合气体的平均相对分子质量⑥与的比值⑦混合气体的总质量
A.②③④⑤⑥⑦ B.①③④⑤
C.①④⑤ D.①③⑤
12.某温度下,将一定量NH4HS(s)置于某真空恒容容器中:NH4HS(s) H2S(g)+NH3(g) ΔH>0,测得平衡时压强为64kPa,下列说法正确的是( )
A.将NH4HS(s)的初始加入量增加到原来2的倍,则平衡时压强变为128kPa
B.压缩容器体积至原来的一半,再次平衡NH3的分压变为64kPa
C.在相同条件下向真空容器中充入不等量的H2S和NH3至压强为64kPa,反应逆向进行
D.升温,再次平衡,体系压强增大
13.某温度下,在固定容积的容器中,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡,此时测得n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1。若保持温度不变,以n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1的比例向该容器中再充入A、B和C,下列叙述正确的是( )
A.刚充入时反应速率υ正减少,υ逆增大
B.平衡不发生移动
C.平衡向正反应方向移动,A的物质的量浓度减小
D.物质C的质量分数增大
14.在容积固定的密闭容器中存在如下反应:N2(g)+3H2 2NH3(g) △H<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出如下关系图,分析正确的是( )
A.图甲研究的是温度对反应的影响,且甲的温度比乙高
B.图乙研究的是压强对反应的影响,且甲的压强比乙大
C.图乙研究的是温度对反应的影响,且甲的温度比乙高
D.图丙研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率比甲高
15.在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应:。下列不能说明反应达到平衡状态的是( )
A.气体的压强不再变化 B.的体积分数不再变化
C.混合物的密度不再变化 D.各物质的浓度不再变化
16.已知:2N2O5 (g) 4NO2 (g)+ O2(g) ΔH =QkJ mol-1 (Q >0), 一定温度下,向 2 L 的恒容密闭容器中通入N2O5,实验测得的部分数据如表:
时间/s 0 500 l000 1500
n(N2O5)/mol 10.0 7.0 5.0 5.0
下列说法正确的是( )
A.0~1000s内,用N2O5表示的平均反应速率为0.005mol·L-1 s 1
B.从表中数据可知,在 1000s 时,反应恰好达到平衡状态
C.反应达到平衡时,容器内压强保持不变
D.充分反应后,吸收的热量为 5QkJ
17.在一定温度下的密闭容器中,加入1mol CO和1mol H2O发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)=0.5mol,下列说法错误的是( )
A.在该温度下,反应的平衡常数K=1
B.平衡常数与反应温度无关
C.CO的平衡转化率为50%
D.平衡时n(H2O)=0.5mol
18.下列不能说明2NO2(g) N2O4(g)已达到平衡状态的是( )
A.温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
B.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
C.条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.反应速率2v(NO2)逆=v(N2O4)正
19.在容积可变的密闭容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应:mA(g) + nB(g) pC(g)。在一定温度下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表,以下说法正确的是( )
A.维持压强2×105Pa,若反应开始后5min时达到平衡,则v(A)=0.016mol/(L·min)
B.P从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡逆向移动
C.P为1×106Pa时,平衡常数表达式K=
D.其它条件相同时,在上述三个压强下分别发生该反应。A的转化率随时间变化曲线如图所示
20.从植物花汁中提取的一种有机物可简化表示为(HIn),在水溶液中存在下列平衡,故可用作酸碱指示剂,,在该指示剂溶液中加入下列物质,最终能使指示剂显黄色的是( )
A.盐酸 B.溶液 C.溶液 D.固体
二、综合题
21.NH3、N2H4在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题:
(1)①N2H4 (g) N2(g)+2H2(g) △H1
②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H2
③7N2H4(g) 8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g) △H3
△H3= (用含△H1和△H2的代数式表示)。
(2)纳米钴的催化作用下,N2H4可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。当反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示。
该反应的△H (填“>”或“<”)0,N2H4发生分解反应的化学方程式为 。
(3)T℃时,向一体积为5L 的恒容密闭容器中充入总物质的量为2 mol的CO2和NH3,在一定条件下发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)。混合气体中氨气的体积分数随反应时间的变化如图所示。
① 0~60s内,反应速率v(CO2)= mol/(L·s)
② T℃时,该反应的化学平衡常数K= 。
22.甲醇是一种基本的有机化工原料
(1)甲醇制取绿色能源氢气的部分反应过程如图1所示:
图1
图2
已知:Ⅰ.CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)△H1=+90.4kJ mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)△H2=-41kJ mol-1
反应Ⅲ的热化学方程为 。
(2)在恒压密闭容器中,反应Ⅱ的进气比 同时,测得相应的CO的平衡转化率如图2所示(各点对应的反应条件除温度可能不同外,其余都相同)
①图中A、D和F三点对应的反应温度TA、TD、TF的关系是 ,其原因是 。
②CO的平衡转化率与进气比、反应温度之间的关系是 。
③C、D两点对应的反应速率大小:vC vD(填“>”“<”或“=”)。
已知反应速率v=v正-v逆=k正 x(CO) x(H2O)-k逆 x(CO2) x(H2),其中k为反应速率常数、x为物质的量分数,在达到平衡状态为D点的反应过程中,当CO的转化率刚好达到20%时, = (结果保留3位有效数字)。
23.
(1)I.将CO2转化成甲醇燃料是减排、环保的一种科学方法。
已知:2H2(g)+O2(g) =2H2O(g);△H=-483.6kJ·mol-1①
2CO2(g)+4H2O(g) = 2CH3OH(g)+3O2(g);ΔH=+1352.8kJ·mol-1②
则用CO2与H2反应制备
CH3OH(g),同时生成水蒸气的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 。
(2)II.在容积为2L的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g),最初加入1.0molA和2.2molB,在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。
试回答下列问题:
800℃时,0—5min内,以B表示的平均反应速率为 。
(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中c(A)不变
c.2v正(B)=v逆(D) d.c(A)=c(C)
(4)若最初加入1.0molA和2.2molB,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K= ,该反应为 反应(填吸热或放热),判断理由是 。
(5)800℃时,某时刻测得体系中各物质的量如下:n(A)=0.9mol,n(B)=2.0mol,n(C)=0.9mol,n(D)=0.9mol,则此时该反应 进行(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”)。
24.天然气的开发利用是重要的研究课题。现可将转化为乙酸,同时可处理温室气体,反应方程式如下:
。
(1)我国科研人员提出了反应的催化反应历程,该历程示意图如下所示。
下列说法错误的是 。(填序号)
a.反应发生时,反应物化学键并没有全部断裂
b.使用催化效率更高的催化剂可以降低E值
c.①→②放出能量并形成了键
d.“夺氢”过程中形成了键
(2)时向密闭容器中充入和,后测得浓度降为,后达到平衡,测得乙酸的浓度为。
①前两分钟乙酸的平均反应速率= 。
②若温度为时,向上述容器中充入、和,反应恰好处于平衡状态,则 (填“>”、“=”或“<”)
(3)以二氧化钛表面覆盖为催化剂催化该反应时,在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
(4)某高校科研团队在实验时,发现在作催化剂时,还检测出了乙醇。推测发生了副反应:
①下列有关制备乙酸的说法错误的是 。(填序号)
a.选择合适催化剂可提高乙酸的产率
b.选择合适温度可提高催化剂的效率
c.增大投料时的比值可提高甲烷的转化率
d.及时分离出乙酸可提高乙酸的产率
②在温度为、压强为的恒温恒压容器中,充入和,平衡时测得乙酸的百分含量是乙醇5倍,的百分含量是的2倍。则平衡时乙醇的分压为 ,反应的 。
25.近年来,将氯化氢转化为氟气的技术成为科学研究的热点。工业上用O2将HCl转化为Cl2,可减少污染。在传统催化剂并加热条件下可实现该转化(反应混合物均为气态),方程式如下:
请回答下列问题:
(1)已知新型RuO2催化剂对上述反应有更好的催化活性。新型RuO2催化剂的使用会 氯化氢的转化率(选填“增大”、“减小”或“不影响”)。
(2)一定压强下,该反应的HCl平衡转化率随温度变化的曲线如图,则该反应的 0(选填“>”、“<”或“=”),说明理由 。
(3)上述反应达到平衡后,其它条件不变,将容器体积迅速压缩,将 (选填“增大”、“减小”或“不变”,下同),v(逆)将 。
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】A.根据图知,根据图知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应是放热反应,且最后生成C-C键,故A不符合题意;
B.CH4→CH3COOH 过程中,甲烷中 C-H 键发生断裂生成甲基,所以有C-H键断裂,故B不符合题意;
C.催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动,不改变转化率,故C符合题意;
D.甲烷和二氧化碳反应只生成 CH3COOH,没有其它副产物生成,所以原子利用率100%,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】催化剂降低活化能并不能改变反应平衡和转化率
2.【答案】D
【解析】【解答】A.该反应的正反应是放热反应,说明在相同条件下,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)的能量总和大于2 mol AB气体的能量,A不符合题意;
B.物质含有的能量:气态>液态,当反应物的能量相同时,生成物含有的能量越低,反应放出热量就越多,则该反应的反应热就越小,所以1 mol A2与1 mol B2反应生成2 mol液态AB时△H<-46.6 kJ/mol,B不符合题意;
C.该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故在密闭容器中,投入1 mol A2(g)与1 mol B2(g)进行反应,当反应不再进行时,放出热量小于46.6 kJ,C不符合题意;
D.该反应的反应热为-46.6 kJ/mol表示正反应的活化能比逆反应小46.6 kJ/mol。由于断键吸收热量,形成化学键会释放热量,所以正反应、逆反应的活化能都大于0,则逆反应过程的活化能Ea一定大于46.6 kJ/mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、反应物的总能量大于生成物的总能量,反应放热,反之反应吸热;
B、气体转化为液体需要进一步放出热量;
C、可逆反应无法完全转化;
D、逆反应的活化能可以看成是生成物的键能。
3.【答案】D
【解析】【解答】A.根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH,总反应为CH4+CO2 CH3COOH,只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项不符合题意;
B.CH4选择性活化变为①过程中,有1个C-H键发生断裂,B项不符合题意;
C.根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C-C键,C项不符合题意;
D.催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项符合题意;
故答案为:D
【分析】原子利用率百分之百是指无副产物生成,一般其反应特点是是多生一的反应。催化剂降低了活化能,从而提高了活化分子百分数,同等程度的提高了反应速率,但不影响平衡。
4.【答案】B
【解析】【解答】A.该反应为放热反应,降温平衡向放热方向移动即正向,CO的转化率提高但反应速率减慢,A项不符合题意;
B.该反应为气体减少的反应,增大压强反应速率加快同时平衡正向,则CO的转化率提高,B项符合题意;
C.充入CO反应速率加快且平衡正向,但CO的转化率降低,C项不符合题意;
D.加入催化剂反应速率加快但平衡不移动,CO的转化率不变,D项不符合题意;
故答案为:B。
【分析】增大化学反应速率的方法:升高温度,增大反应物的浓度,加入催化剂,增大接触面积,气体的反应压缩体积;提高转化率,即使平衡朝正向移动,且不能通过增加一氧化碳浓度的方法。
5.【答案】A
【解析】【解答】A.、、的浓度均不再变化,说明该反应已经达到化学平衡状态,故A选;
B.、、三者的浓度相等,不能说明浓度是否不变,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故B不选;
C.该反应为可逆反应,反应开始后,、、在容器中一定共存,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故C不选;
D.平衡时,正、逆化学反应速率相等,但均不为0;正、逆化学反应速率均为0不是平衡状态,故D不选;
故答案为:A。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
6.【答案】C
【解析】【解答】首先看趋势,随着压强的增大,C%逐渐增大;说明增大压强,平衡正向移动,根据所学增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动,则n>e+f。固定压强不变,可以知道随着温度的升高,C%降低,说明升高温度,平衡逆向移动;根据所学,升高温度向吸热反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应。
A.随着压强的增大,C%逐渐增大;说明增大压强,平衡正向移动,根据所学增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动,则n>e+f;A项不符合题意;
B.升高温度,不管是正反应速率还是逆反应速率均加快,B项不符合题意;
C.由于A是固体,所以增加B的量,为等比例的加入反应物,从等效平衡的角度思考。加入反应B后,平衡效果相当于加压,增大压强向气体体积减小的方向移动,气体体积减小的方向为正反应方向,B的转化率增大,C项符合题意;
D.若B为有色物质,达到平衡后缩小容器体积,虽然平衡正向移动,但是新平衡中B的浓度比原平衡的大,颜色会加深,D项不符合题意;
本题
故答案为:C。
【分析】等比例加入反应物的时候,比较平衡状态的结果,往往需要从等效平衡的角度思考。但是如果反应物只有一种的时候,加入该反应物,也需要从等效平衡角度思考。
7.【答案】A
【解析】【解答】A.存在平衡2SO2 +O2(g)2SO3(g),该反应是气体体积减小的反应,选择高压有利于平衡正向移动,提高,的产率,不能用勒夏特列原理解释,故A符合题意;
B.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,该反应存在溶解平衡,饱和食盐水中含有氯化钠电离出的氯离子,饱和食盐水抑制了氯气的溶解,所以实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,能用勒夏特利原理解释,故B不符合题意;
C.加热会促进FeCl3的水解,蒸干产物不是氯化铁,是氢氧化铁固体,灼烧得到氧化铁,能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.溶液中加入固体KSCN后,SCN-离子浓度增大,平衡正向进行,颜色变深,能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】依据勒夏特列原理,改变影响平衡的一个因素,平衡将向减弱这种改变的方向移动分析。A项应选择高压有利于平衡正向移动。
8.【答案】D
【解析】【解答】A.当反应容器的体积为2L(即减小压强)时,c(X)应减小为原来的一半,而c(X)=0.75mol/L,说明减小压强,平衡逆向移动,则逆方向气体分子数增大,即a>b,选项正确,A不符合题意;
B.由表格数据可知,升高温度,c(X)增大,说明升高温度,平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,选项正确,B不符合题意;
C.温度不变,压缩体积,则压强增大,平衡正向移动,Y的体积分数增大,选项正确,C不符合题意;
D.体积不变,升高温度,平衡逆向移动,则平衡常数K减小,选项错误,D符合题意;
故答案为:D
【分析】此题是对化学平衡移动影响因素的考查,结合温度、压强对平衡移动的影响进行分析即可。
9.【答案】A
【解析】【解答】A.对于反应前后气体体积没有改变的反应,比如,改变压强后,反应速率改变,但平衡不移动,A符合题意;
B.升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,有效碰撞几率增加,因而反应速率加快,B不符合题意;
C.平衡中v正>v逆时,平衡正向移动,C不符合题意;
D.活化分子之间发生的碰撞不一定为有效碰撞,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.正逆反应速率可能同等程度增大;
B.升高温度,使更多的分子转化为活化分子;
C.正反应速率大于逆反应率时,平衡正向移动;
D.发生化学反应的碰撞为有效碰撞。
10.【答案】C
【解析】【解答】A.根据反应速率之比等于计量系数之比可知,反应过程中一定存在v(HSO3-)=3v(I-),A不符合题意;
B.由图可知,当c(I-)=m mol/L时,反应达到平衡状态,此时△c(HSO3-)=3 m mol/L,B不符合题意;
C.反应达平衡后,再加入蒸馏水,各物质的浓度均减小,根据反应方程式可知,生成物离子浓度减小的程度更大,则利于平衡正移,C符合题意;
D.根据图像可知tA之后c(I-)逐渐增大,说明反应正向移动,则V正>V逆,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.反应速率之比等于计量系数之比。
B.达到化学平衡状态的主要标志是正逆反应速率相等、各物质的含量保持不变。
C.根据勒夏特列原理进行分析。
D.反应正向移动,则V正>V逆。
11.【答案】B
【解析】【解答】①反应前后气体体积发生变化的反应,容器中的压强不再发生变化,达到了平衡状态;
②容器的体积保持不变,反应前后混合气体的质量不变,容器内气体的密度不变,气体的密度不再发生变化时,不能说明达到化学平衡状态;
③容器为绝热体系,温度不变可以证明反应达到了平衡状态;
④反应前后气体体积有变化的反应,气体总物质的量不变,能表明反应达到平衡状态;
⑤气体平均相对分子质量M=m/n,混合气体的质量不变,而反应前后物质的量发生变化,当M不再发生变化时,达到了平衡;
⑥V(C)、V(D)反应速率的比值始终等于系数之比,不能表明反应达到平衡状态;
⑦混合气体总质量一直不变,不能表明反应达到平衡状态;综上B符合题意;
故答案为:B 。
【分析】①气体体积发生变化的反应,容器中的压强不再发生变化,达到了平衡状态;
②容器的体积保持不变,反应前后混合气体的质量不变,容器内气体的密度不变,不能说明达到化学平衡状态;
③容器为绝热体系,温度不变可以证明反应达到了平衡状态;
④反应前后气体体积有变化的反应,气体总物质的量不变,能表明反应达到平衡状态;
⑤气体平均相对分子质量M=m/n,混合气体的质量不变,而反应前后物质的量发生变化,当M不再发生变化时,达到了平衡;
⑥V(C)、V(D)反应速率的比值始终等于系数之比,不能表明反应达到平衡状态;
⑦混合气体总质量一直不变,不能表明反应达到平衡状态。
12.【答案】D
【解析】【解答】A.增加固体,平衡不移动,故容器压强仍为64kPa,故A不符合题意;
B.压缩容器体积,平衡逆向进行,温度不变,Kp不变,故平衡时仍满足p(H2S)=p(NH3)=32kPa,故B不符合题意;
C.平衡时p(H2S)=p(NH3)=32kPa,Kp=p(H2S)·p(NH3)=1024kPa2。假设p(H2S)=xkPa,Q=p(H2S)·p(NH3)=x(64-x)< =1024,故此刻反应无法逆向进行,故C不符合题意;
D.正反应吸热,升高温度平衡正向移动,气体物质的量增多,使压强增大,升温压强也增大,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.增加固体,平衡不移动;
B.根据温度不变,Kp不变分析;
C.根据Q与K的大小分析;
D.升高温度平衡正向移动。
13.【答案】D
【解析】【解答】A、刚充入时反应速率υ正增大,υ逆增大,A不符合题意;
B、增大压强,平衡向正反应方向移动,B不符合题意;
C、增大压强,平衡向正反应方向移动,但根据勒夏特列原理,A的物质的量浓度比原来要大,C不符合题意;
D、增大压强,平衡向正反应方向移动,增加了C的物质的量,物质C的质量分数增大,D符合题意;
故答案为:D
【分析】从等效平衡的角度分析,达到平衡,此时测得n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1,若保持温度不变,以n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1的比例向该容器中再充入A、B和C,相当于在原来的基础上缩小体积,增大压强,据此结合选项进行分析。
14.【答案】C
【解析】【解答】A.若图甲研究的是温度对反应的影响,乙温度下比甲温度下先达到平衡,所以乙的温度高,故A不选;
B.若图乙研究的是压强对反应的影响,甲压强下比乙先达到平衡,所以甲的压强大,压强增大,平衡右移,H2的转化率增大,故B不选;
C.若图乙研究的是温度对反应的影响,甲温度下先达到平衡,则甲温度高于乙温度,升高温度,平衡逆向移动,H2的转化率降低,故C选;
D.若图丙研究的是不同催化剂对反应的影响,催化剂能加快速率,故D不选。
故答案为:C。
【分析】A.温度越高反应速率越快,达到平衡需要的时间越短;
B.该反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动;
C.温度高反应速率快,平衡向逆反应方向移动,氢气的转化率低;
D.催化剂改变反应速率而不能使平衡发生移动。
15.【答案】C
【解析】【解答】A.p总V=n总RT,恒容体系中气体压强不变则气体分子数不变。正反应为气体分子数减少的反应,故气体分子数不变说明反应达到平衡状态,A不符合题意;
B.正反应为气体分子数减少的反应,N2的体积分数不再变化说明反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.ρ=,由于反应物和生成物均为气体,故m总不变,则ρ总是定值,与是否达到平衡状态无关,C符合题意;
D.各物质的浓度不再变化可说明应达到平衡状态,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】说明反应达到平衡状态的条件有:①各物质的量不再变化;②正反应速率=逆反应速率。据此分析。
16.【答案】C
【解析】【解答】A. 0~1000s内,用N2O5表示的平均反应速率为 0.0025mol·L-1 s 1,故A不符合题意;
B.从表中数据可知,平衡时n(N2O5)=5 mol·L-1,500~1000s之间的某时刻反应恰好达到平衡状态,故B不符合题意;
C.反应达到平衡时,气体物质的量不再变化,容器内压强保持不变,故C符合题意;
D.根据2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g) ΔH =QkJ mol-1(Q >0),分解2mol N2O5吸收QkJ的能量,充分反应后,分解了5mol N2O5,所以吸收2.5QkJ的能量,故D不符合题意;
选C。
【分析】A、忽略了体积
B、可能在500~1000过程中就已经达到了平衡
D、吸收热量为2.5QkJ
17.【答案】B
【解析】【解答】
A. 设容器体积为1L,则平衡时各组分浓度都为0.5mol/L,则在该温度下,反应的平衡常数K=,A不符合题意;
B. 平衡常数只与反应温度有关,B符合题意;
C. CO的平衡转化率为,C不符合题意;
D. 平衡时n(H2O)=0.5mol,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A、化学平衡常数=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积;
B、平衡常数只受温度影响;
C、转化率=变化量/起始量;
D、结合化学计量数之比等于物质的量变化量之比判断。
18.【答案】D
【解析】【解答】2NO2(g) N2O4(g)是气体分子数减少的放热反应,则:
A. 温度和压强一定,混合气体的密度不再变化时,说明气体的平均相对分子质量不再变化,反应达平衡状态,A不符合题意;
B. 温度和体积一定,容器内压强不再变化时,说明气体物质的量不变,反应达平衡状态,B不符合题意;
C. 条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化时,说明气体的总物质的量不变,反应达平衡状态,C不符合题意;
D. 反应速率v(NO2)逆=2v(N2O4)正,说明v正=v逆,但2v(NO2)逆=v(N2O4)正,v正 v逆,不能说明反应达到平衡状态,D符合题意;
故答案为:D
【分析】分析所给物理量在反应过程中是否发生变化,若反应过程中发生变化,当其不变时,则说明反应达到平衡状态;若反应过程中不变,则不能说明反应达到平衡状态。
19.【答案】D
【解析】【解答】A.题目中没有给出初始时容器体积,无法计算反应物A的初始浓度,也就无法计算在此条件下用A表示的反应速率,A项不符合题意;
B.由气体状态方程PV=nRT,得P= RT即P=cRT,当温度一定时压强与气体的浓度成正比,由表格数据可知,压强从2×105Pa增大到5×105Pa,压强增大了2.5倍,此时A的浓度由0.08mol/L增大到0.20mol/L,恰好也增大了2.5倍,说明增大压强该平衡没有移动,B项不符合题意;
C.由B项分析可知压强从2×105Pa增大到5×105Pa时平衡没有移动,说明反应前后气体分子数相等,即m+n=p。再从表格数据看,压强从5×105Pa增大到1×106Pa,压强增大了2倍,A的浓度由0.20mol/L增大到0.44mol,浓度增大的倍数大于2倍,说明此时平衡向逆反应方向移动了,根据勒夏特列原理,逆反应方向气体分子数应减小,结合前面分析可推断B在此压强下变成了液体或固体,所以压强为1×106Pa时B不是气体,其浓度视为常数,在平衡常数表达式中不应出现,即K= ,C项不符合题意;
D.其它条件相同时,对于气体参加的反应增大压强反应速率增大,所以压强分别为1×106Pa、5×105Pa、2×105Pa下达到平衡(拐点)时所用时间依次增大。由B项分析知压强从2×105Pa增大到5×105Pa平衡没有移动,A的转化率相同。由C项分析知压强从5×105Pa增大到1×106Pa平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,图像与事实相符,D项符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.要知道A的反应速率需要知道A的浓度变化值;
B. 根据理想气体状态方程可以推出压强和浓度的关系,可以得出压强扩大2.5倍浓度也是扩大2.5倍,平衡不会移动;
C.根据勒夏特列原理可知,在平衡反应中改变某一条件,反应会向减弱这一条件的方向进行;
D.根据气体浓度与压强的关系可知A的转化率随时间变化曲线是正确的。
20.【答案】B
【解析】【解答】根据
平衡可以看出使平衡正向移动可以显示黄色,加入
溶液消耗氢离子可以使平衡正向移动,显示黄色;
故答案为:B。
【分析】依据化学平衡移动原理分析解答。
21.【答案】(1)7△H1+4△H2
(2)>;3N2H4 催化剂4NH3+N2
(3)1.25×10-3;240
【解析】【解答】(1)已知:N2H4 (g) N2(g)+2H2(g) △H1②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H2③7N2H4(g) 8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g) △H3 则根据盖斯定律可知①×7+②×4即得到反应③的△H3=7△H1+4△H2。
(2)其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体是氨气。根据图像可知随温度升高,生成物体积分数增加,这说明升高温度平衡向正反应方向进行,则该反应的△H>0。根据图像可知两种生成物的体积之比近似为4:1,所以根据原子守恒可知N2H4发生分解反应的化学方程式为3N2H4 催化剂4NH3+N2。
(3)①根据图像可知起始时二者的体积相等,因此均是1mol,浓度均是0.2mol/L,平衡时氨气体积分数是0.2,则根据方程式可知
2NH3(g)+ CO2(g) CO(NH2)2(s)+ H2O(g)
起始(mol/L) 0.2 0.2 0
转化(mol/L) 2x x x
平衡(mol/L) 0.2-2x 0.2-x x
则 ,解得x=0.075
则0~60s内,反应速率v(CO2)=0.075mol/L÷60s=1.25×10-3mol/(L·s)
② T℃时,该反应的化学平衡常数K= 。
【分析】(1)根据盖茨定律,把三个方程式进行组合即可解答;
(2)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体是氨气。也是氨气的一种检验方法;观察图;总共3种物质,且体积数随温度升高而变大,根据体积比可以确定系数比。
(3)①反应速率的计算,主要找到c即可解答。题中CO(NH2)2(s)为固体,所以气体体积中不包括。假设生成的H2O浓度为x,可以求出转化的NH3,CO2,进一步求出剩余的NH3,CO2的浓度。最后根据氨气的体积分数即可解答。
② 平衡常数的考察,根据公式 即可解答。
22.【答案】(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.4kJ mol-1
(2)TA=TD=TF;KA=KD=KF=1,平衡常数是温度的函数,对于同一反应而言,平衡常数相同时,温度一定相同;温度相同,进气比越大,CO的平衡转化率越小;进气比相同,反应温度越高,CO的平衡转化率越小;<;16.0
【解析】【解答】(1)根据反应过程可知反应III为: ,根据盖斯定律可知III=-I-II,所以 ,故答案为: ;
(2)①根据A点坐标为 ,列出如下三段式: ,求得A点平衡常数 ,用相同方法可以求得 , ,对于同一个确定的化学反应来说化学平衡常数只和温度有关, 所以 ,故答案为: ; ,平衡常数是温度的函数,对于同一反应而言,平衡常数相同时,温度一定相同;
②观察分析图像可知温度相同,进气比越大,CO的平衡转化率越小;进气比相同,反应温度越高,CO的平衡转化率越小,故答案为:温度相同,进气比越大,CO的平衡转化率越小;进气比相同,反应温度越高,CO的平衡转化率越小;
③C、D两点的投料比相同,不同的平衡转化率由反应温度决定,反应为放热反应,温度越高转化率越低,所以D点的温度高于C点,温度越高,速率越快,所以 ;D点投料比为1,转化率为50%,列出如下三段式: ,该温度下平衡常数为 ,反应达平衡时 所以 即 ,即 ,当CO的转化率刚好达到20%,列出如下三段式: ,所以 ,故答案为:<;16.0。
【分析】(1)根据盖斯定律计算反应热,从而写出反应的热化学方程式。
(2)①根据CO的平衡转化率,由平衡三段式计算各点反应的平衡常数,结合温度对平衡常数的影响分析。
②根据图中CO的平衡转化率与进气比、反应温度的变化分析。
③结合温度对反应速率和平衡移动的影响分析;根据平衡三段式,结合反应速率的表达式和平衡常数的表达式进行计算。
23.【答案】(1)-49 kJ·mol-1
(2)0.12mol·L-1·min-1
(3)ab
(4)1.8 L/mol;吸热;随着温度的升高,D的含量增多,依据勒夏特列原理,温度升高有利于向吸热方向进行
(5)向正反应方向
【解析】【解答】(1)由盖斯定律可得,该反应的反应热ΔH=,所以该反应的反应热ΔH=-49kJ/mol。
(2)由分析可知,0~5min内反应消耗n(B)=1.2mol,则,因此用B表示的平均反应速率。
(3)a、反应前后气体分子数发生变化,由于反应容器的体积不变,因此反应过程中压强发生变化,则当压强保持不变时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,a符合题意;
b、由于反应过程中混合气体c(A)发生变化,则当其不变时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,b符合题意;
c、反应速率之比等于化学计量数之比,2v正(B)=v逆(D)不能说明正逆反应速率相等,c不符合题意;
d、浓度相等不能说明反应达到平衡状态,d不符合题意;
故答案为:ab
(4)800℃时,加入A、B的物质的量浓度分别为、,达到平衡时,生成D的物质的量浓度,则可得平衡三段式如下:
因此该温度下,反应的平衡常数
由图可知,800℃时,反应生成D的量大于700℃,说明温度升高,平衡正向移动,因此正反应为吸热反应。
(5)800℃时,某时刻,即Q【分析】(1)根据盖斯定律计算目标反应的反应热。
(2)由图可知,800℃时,0~5min内反应生成n(D)=0.6mol,结合反应的化学方程式可得反应消耗n(B)=1.2mol,结合公式计算用B表示的平均反应速率。
(3)分析所给量是否能体现正逆反应速率相等,若能则说明反应达到平衡状态。
(4)根据图中数据,结合反应的化学方程式计算各物质的平衡浓度,结合平衡常数的表达式计算。根据温度对平衡移动的影响分析反应的热效应。
(5)根据Q和K的相对大小判断反应进行的方向。若Q=K,则达到平衡状态;若Q>K,则反应逆向进行;若Q<K,则反应正向进行。
24.【答案】(1)d
(2);>
(3)催化剂的催化效率降低
(4)ac;;4.5
【解析】【解答】(1)a.由图可知,反应中部分碳氢键没有断裂,a正确;
b.使用催化效率更高的催化剂可以降低活化能,即降低E值,b正确;
c.由图可知①→②放出能量,并形成了键,c正确;
d.由图可知“夺氢”过程中形成了键,d不正确;
故答案为:d。
(2)起始时二氧化碳的浓度为,2min时二氧化碳的浓度降为1.5mol/L,浓度变化量为0.5mol/L,乙酸的浓度变化量也为0.5mol/L,故前2分钟乙酸的平均反应速率为:;后达到平衡,测得乙酸的浓度为,则二氧化碳的浓度为1.4mol/L,甲烷的浓度为0.4mol/L,故200oC时平衡常数为:,若温度为时,向上述容器中充入、和,反应恰好处于平衡状态,此温度下的平衡常数为:,该反应为吸热反应,温度升高,K增大,故T1>200oC;
(3)从图中可以看出,时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是:催化剂的催化效率降低;
(4)a.催化剂不影响平衡移动,故不能提高乙酸的产率,a不正确;
b.从图中可以看出,催化剂的催化效率受温度的影响,
故选择合适温度可提高催化剂的效率,b正确;
c.增大投料时的比值,甲烷的转化率降低,c不正确;
d.及时分离出乙酸,平衡正向移动,乙酸的产率提高,d正确;
故答案为:ac;
设平衡时乙酸的物质的量为xmol,乙醇的物质的量为2ymol,故:,,根据题意可列出关系式:x=10y,,解得y=1,x=10,故平衡时各物质的物质的量为:CO2: ,CH4的物质的量为:,乙酸的物质的量为10mL,乙醇的物质的量为2mol,气体总的物质的量为:,乙醇的分压为:;反应的。
【分析】(1)A、根据图示,可以知道反应时化学键没有全部断裂;
B、催化剂可以降低反应活化能;
C、形成C-C键放热;
D、根据图示,可以知道形成O-H键;
(2) ① 化学反应速率=浓度变化量/时间;
② 吸热反应,温度和平衡常数为正比;
(3)催化剂的活性会受温度影响;
(4) ① a、催化剂不影响产率;
b、升高温度可以提高催化剂效率;
c、增大投料比,即增大甲烷的物质的量,甲烷的转化率减小;
d、减少生成物的浓度,可以使平衡朝正向移动;
② 分压平衡常数=总压强×物质的量分数。
25.【答案】(1)不影响
(2)<;其他条件相同下,温度越高,平衡时HCl的转化率越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应
(3)增大;增大
【解析】【解答】(1)催化剂不影响转化率只是改变反应速率;
(2)根据图示温度越高,氯化氢的转化率越低,说明温度越高平衡逆向移动,说明正反应是放热反应;
(3)将体积压缩,浓度增大,相当于加压反应,此正反应是系数减小的反应,平衡正向移动,转化率增大,生成物浓度增大,逆反应速率也增大;
【分析】(1)催化剂只是改变其速率不改变其转化率;
(2)温度升高其转化率降低说明温度升高反应逆向移动,正反应为放热反应;
(3)根据压缩相当于加压,平衡正向移动,转化率增大,生成物浓度增大,逆反应速率增大。