第二章测评A
(基础过关卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题 共50分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.一定条件下的密闭容器中:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9 kJ· mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4 mol NH3和5 mol O2反应,达到平衡时放出热量为905.9 kJ
B.平衡时,v正(O2)=v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
解析:可逆反应经一段时间后达到化学平衡状态,但是4 mol NH3不能完全反应掉,则达到平衡时放出热量小于905.9 kJ,A错误;平衡建立的实质为v(正)=v(逆),即v正(NO)=v逆(NO),又v正(NO)=v正(O2),所以v正(O2)=v逆(NO),B错误;平衡后减小压强,平衡正向移动,由M=,反应正向移动后,m不变,n变大,则M变小,C错误;平衡后升温,平衡逆向(吸热方向)移动,NO的含量减小,D正确。
答案:D
2.增大压强,对已达平衡的反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(s)产生的影响是( )
A.正反应速率加大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率加大,平衡向逆反应方向移动
C.正、逆反应速率都加大,平衡向正反应方向移动
D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动
解析:增大压强,正、逆反应速率都加大,但正反应速率增大得更多,平衡向正反应方向移动,即向气体体积减小的方向移动。
答案:C
3.对于平衡体系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0。下列结论中错误的是( )
A.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的2.1倍,则m+n
B.若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开始时,A、B的物质的量之比为m∶n
C.若m+n=p+q,则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2a
D.若温度不变时,压强增大到原来的2倍,达到新平衡时,总体积一定比原来的要小
解析:A项条件改变,增大压强,若平衡不移动,A的浓度变为原来的2倍,实际变为原来的2.1倍,说明平衡逆向移动,故m+n答案:D
4.在一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3 mol SO2和2 mol O2及固体催化剂,使之反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,平衡时容器内气体压强为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4 mol SO2、3 mol O2、2 mol SO3(g),下列说法正确的是( )
A.第一次平衡时反应放出的热量为294.9 kJ
B.两次平衡SO2的转化率相等
C.第二次达平衡时SO3的体积分数大于
D.达平衡时用O2表示的反应速率为0.25 mol·(L·min)-1
解析:设达平衡时生成SO3(g)物质的量为2x,则剩余SO2(g)的物质的量为(3 mol-2x)、O2(g)为(2 mol-x),混合气体总的物质的量为(5 mol-x)。根据阿伏加德罗定律有,解得x=0.5 mol,再结合热化学方程式可知,放出的热量为=98.3 kJ。选项B,起始物质的量改为4 mol SO2、3 mol O2、2 mol SO3(g),相当于加入6 mol SO2、4 mol O2,,故与第一次平衡是等效平衡,两次平衡中SO2的转化率、SO3的体积分数相等,故选项B正确,C错误。选项D,题目没有告诉达平衡时的时间,无法计算反应速率。
答案:B
5.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0
若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
解析:该反应为气体体积减小的反应,平衡前,随着反应的进行,容器内压强逐渐变小,A项错误;因硫单质为液体,分离出硫对正反应速率没有影响,B项错误;其他条件不变,升高温度平衡向左移动,SO2的转化率降低,C项错误;该反应的平衡常数只与温度有关,使用催化剂对平衡常数没有影响,D项正确。
答案:D
6.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强 B.降低温度
C.增大CO的浓度 D.更换催化剂
解析:该反应为气体物质的量不变的反应,压强改变对平衡无影响,A错误;反应ΔH<0,降低温度,平衡正向移动,CO转化率增大,B正确;增大CO浓度,CO转化率减小,C错误;催化剂的使用对平衡无影响,D错误。
答案:B
7.在一定温度下,向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2,发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。达平衡后再向容器中充入a mol NO2,再次达到平衡后,与原平衡比较,下列叙述不正确的是( )
A.相对平均分子质量增大
B.NO2的转化率提高
C.NO2的质量分数增大
D.反应放出的总热量大于原来的2倍
解析:温度一定,向容积固定的容器中再加入a mol的NO2相当于对原平衡加压体积减小为原来的一半,平衡向正反应方向移动,则NO2的质量分数会减少,NO2的转化率会提高,混合物平均相对分子质量会增大。
答案:C
8.温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
下列说法正确的是( )
A.反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 mol·(L·s)-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%
解析:反应前50 s的平均反应速率v(PCl3)==0.001 6 mol·(L·s)-1,A错误;温度为T时,平衡时c(PCl3)==0.10 mol·L-1,升高温度,再达平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,说明升高温度,平衡右移,ΔH>0,B错误;在该温度下,达平衡时,各组分物质的量分别为:n(PCl3)=n(Cl2)=0.20 mol,n(PCl5)=1 mol-0.20 mol=0.80 mol,在相同温度下投入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2,相当于在原题平衡基础上加入0.20 mol PCl5,平衡正向移动,v(正)>v(逆),C正确;充入1.0 mol PCl5建立的平衡与充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡为相同平衡,充入1.0 mol PCl5建立的平衡PCl5的转化率为×100%=20%,则充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡PCl3转化率为80%。当向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2时,相当于将两个上述平衡(充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立的平衡)合并压缩到2.0 L,平衡左移,PCl3转化率大于80%。
答案:C
9.(双选)为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v(H2)表示],向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是( )
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变
B.加入少量水,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
解析:A项会使c(H+)增大,v(H2)增大,B项加水稀释,c(H+)减小,v(H2)减小,C项生成CH3COOH是弱电解质,c(H+)减小,v(H2)减小,D项会形成铜锌原电池,v(H2)增大。
答案:BC
10.在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 ℃发生反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是( )
A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡
B.降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980 g
D.达到平衡时,SO2的转化率为90%
解析:结合化学反应可知,反应中参加反应的O2的物质的量即是气体减少的物质的量,由于气体体积一定,压强之比等于物质的量之比,假设n(SO2)=x,则有=82.5%,解得:x=0.7 mol。SO3的生成速率与SO2的消耗速率随时都相等,不能作为建立平衡的标志,A项错误;降低温度,放热反应中,平衡正向移动,v(正)>v(逆),逆反应方向化学反应速率下降的程度更大,B项错误;混合气体中,只有SO3能与BaCl2反应,即生成n(BaSO4)=n(SO3)=2n(O2)反应=2×0.315 mol=0.63 mol,质量为0.63 mol×233 g·mol-1=146.79 g,C项错误;达平衡时,SO2的转化率为×100%=90%,D项正确。
答案:D
第Ⅱ卷(非选择题 共50分)
二、非选择题(本题包括3个小题,共50分)
11.(16分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0已知该反应在2 404 ℃时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则N2的反应速率为 。?
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志是 (填字母序号)。?
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2
B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变
D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是 (填字母序号)。?
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。?
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol·L-1、4.0×10-2mol·L-1和3.0×10-3mol·L-1,此时反应 (填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是 。?
解析:(1)v(N2)=v(O2)==0.05 mol·(L·min)-1。(2)该反应是气体体积不变的反应,C项错误。A项N2的消耗和O2的生成分别表示正反应和逆反应,比例符合方程式化学计量数之比,正确;容器体积不变,反应前后气体的密度始终不变,B项错误;D项分别表示向正、逆反应方向进行,比例关系符合方程式化学计量数比例,正确。(3)该反应为吸热反应,随着温度升高,反应速率加快,反应物转化率增大,平衡常数增大,A、C项正确;催化剂不能影响化学平衡,B项错误。(4)由于该反应前后气体体积不变,故不受压强影响,反应达到平衡后再充入NO,重新达到平衡后相当于对原平衡的加压过程,故NO的体积分数不变。(5)该反应的平衡常数表达式为,将所给物质浓度代入表达式求浓度商:
=9×10-4<64×10-4,故反应向正反应方向进行。
答案:(1)0.05 mol·(L·min)-1
(2)A、D (3)A、C (4)不变
(5)向正反应方向进行 根据计算得浓度商Qc12.(18分)工业上制备H2的一种重要方法是:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q kJ·mol―1。已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中,850 ℃时发生上述反应,并测得容器内各物质的浓度(mol·L―1)随时间的变化关系如下表:
时间/min
CO(g)
H2O(g)
CO2(g)
H2(g)
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c4
4
c1
c2
c3
c4
已知:850 ℃时该反应的化学平衡常数K=1.0,请回答下列问题:
(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是 。?
A.单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度
B.反应容器内的压强不发生变化
C.混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变
D.氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q 0(填“>”“=”或“<”)。?
(3)若在850 ℃时向反应容器中充入H2O(g),K值 (填“增大”“减小”或“不变”),工业上在反应容器中通入过量H2O(g)的作用是 。?
(4)上表中c2为 ,CO(g)的转化率为 。?
解析:(1)判断该反应达到化学平衡状态,主要从成分的浓度保持不变,正逆反应速率相同来分析,正确选项是C。(2)由图可知,升高温度,K的值减小,平衡向着吸热反应方向移动,所以该反应为放热反应。(3)K的值只与温度有关,与成分的浓度无关。通入过量H2O(g)的目的是提高反应物CO的转化率。(4)三段式计算的应用:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1):0.2 0.3 0 0
c化/(mol·L-1):0.3-c2 0.3-c2 0.3-c2 0.3-c2
c平/(mol·L-1):c2-0.1 c2 0.3-c2 0.3-c2
=K,c2=0.18。
CO(g)的转化率为×100%=60%。
答案:(1)C (2)<
(3)不变 提高CO的转化率或利用率
(4)0.18 60%
13.(16分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为 。?
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 ,平衡时A的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数K 。?
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol,n(A)= mol。?
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a= 。?
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是 ,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为 mol·L-1。?
解析:(2)压强之比等于气体的物质的量之比,依据三部曲进行求解:
A(g) B(g) + C(g)
始态: p0 0 0
反应: p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)
终态:p0-p0·α(A) p0·α(A) p0·α(A)
p=[p0-p0·α(A)+p0·α(A)+p0·α(A)]=p0+p0·α(A)求得α(A)=(-1)×100%;25 h时反应已平衡,α(A)= (-1)×100%=94.1%;依据三部曲进行求解:
A(g) B(g) + C(g)
始态/(mol·L-1):0.10 0 0
反应/(mol·L-1):0.094 1 0.094 1 0.094 1
平衡态/(mol·L-1):0.10-0.094 1 0.094 1 0.094 1
K==1.5 mol·L-1;
(3)①依据可得n总=×0.1 mol;n(A)=0.1 mol×[1-α(A)]=0.1 mol×[1-(-1)]=0.1 mol×(2-);②n(A)=0.1 mol×(2-)=0.1 mol×(2-)=0.051 mol,体积为1 L,a=0.051 mol·L-1;0~4 h浓度大约变为0 h时的,4~8 h浓度又变为4 h的,从8~16 h经过8个小时浓度变为8 h的,所以每经过4个小时浓度均降低为原来的。
答案:(1)升高温度、降低压强
(2)(-1)×100% 94.1%
A(g) B(g) + C(g)
0.10 0 0
0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K==1.5 mol·L-1
(3)①0.10× 0.10×(2-)
②0.051
达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半
0.013
第二章测评B
(高考体验卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.(2014课标全国Ⅰ)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
H2O2+I-H2O+IO- 慢
H2O2+IO-H2O+O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:由信息可知有I-参加的反应速率慢,对整个反应起决定作用,A选项正确;IO-是中间产物,不属于催化剂,B选项错误;活化能与放出的热量无关,C选项错误;依据2H2O22H2O+O2↑,故有v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),可知D选项错误。
答案:A
2.(2014北京理综)在一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6 min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·(L·min)-1
B.6~10 min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2 mol·(L·min)-1
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1
D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
解析:10 mL溶液中含有H2O2物质的量为0.01 L×0.4 mol·L-1=0.004 mol,6 min时,氧气的物质的量为=0.001 mol,
根据三段法解题:
2H2O22H2O+O2↑
初始物质的量(mol) 0.004 0
变化的物质的量(mol) 0.002 0.001
6 min时物质的量(mol) 0.002 0.001
则0~6 min时间内,Δc(H2O2)==0.2 mol·L-1,所以v(H2O2)=≈3.3×10-2 mol·(L·min)-1,故A正确;6 min时,c(H2O2)==0.2 mol·L-1,故C错误;6 min时,H2O2分解率为×100%=50%,故D正确;随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率也逐渐减小,所以6~10 min的平均反应速率小于前6 min的平均速率,即小于3.3×10-2 mol·(L·min)-1,故B正确。
答案:C
3.(2014重庆理综)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.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
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
解析:由图像知T1时达平衡时间短,故T1>T2,而升高温度,反应速率加快,故M点正反应速率v正大于N点逆反应速率v逆,C项正确;从图中可知:到达W点反应消耗的X比M点多,所以反应进行到M点比进行到W点放出的热量少,A错;B项v(Y)= v(X)= mol·L-1·min-1;M点时再加入一定量X,相当于将原平衡压缩体积,平衡正向移动,X转化率增大。
答案:C
4.(2014四川理综)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min 时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·(L·min)-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
解析:①中5 min时生成M 0.05 mol,则生成N也是0.05 mol,v(N)==1.0×10-3 mol·(L·min)-1,A错误;②中平衡时n(M)=0.080 mol,则生成N 0.080 mol,消耗X、Y的物质的量分别为0.080 mol,因此平衡时容器中有X 0.02 mol、有Y 0.32 mol,其平衡常数K==1,B错误;③中反应温度与②相同,则平衡常数也相同,K=1。则有=1,a=0.12,即参加反应的X的物质的量为0.12 mol,其转化率为×100%=60%,C正确;①的平衡常数为>1,所以该反应的正反应为放热反应,若④的反应在800 ℃时进行,则有=1,b=0.060,升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此在900 ℃进行至平衡时b<0.060,D错误。
答案:C
5.(2014安徽理综)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为:2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A
B
C
D
升高温度,平衡常数减小
0~3 s内,反应速率为:v(NO2)=0.2 mol·L-1
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
解析:分析A项图中曲线可知,该反应的正反应方向为放热反应,升高温度,平衡逆向进行,平衡常数减小,A项正确;B项中速率的单位应为mol·L-1·s-1,故B项错误;加入催化剂,平衡不移动,故C项错误;增大生成物O2的浓度,平衡逆向移动,反应物NO2的转化率降低,故D项错误。
答案:A
6.(2014天津理综)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( )
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中
C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底
D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
解析:能自发进行的反应一定符合ΔH-TΔS<0,ΔH>0,所以ΔS也一定大于0,A选项正确;氢氟酸能与玻璃反应,B正确;浓硫酸与Fe发生钝化,不能加快反应,D选项错误。
答案:D
7.(2014江苏化学)一定温度下,在三个体积均为1.0 L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)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行
解析:容器Ⅰ中的平衡常数K==4,容器Ⅲ中的平衡常数K=,所以该反应的正反应方向是放热反应,A正确;容器Ⅰ、Ⅱ达到平衡时是等效平衡,CH3OH体积分数相等,B错误;容器Ⅰ反应温度高,反应速率快,达到平衡所用的时间短,C错误;容器Ⅰ中Qc=<4,所以反应向正反应方向进行,D正确。
答案:AD
8.(2014福建理综)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:
反应时
间/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1解析:由表中数据分析,每隔10分钟,N2O浓度减少0.01 mol·L-1,即N2O的分解速率与N2O的浓度无关,则A正确,B错误;C项浓度越大,则半衰期越大,C项错误;D项在相同时间内,浓度越大,转化率越小,D项错误。
答案:A
二、非选择题(本题包括3个小题,共52分)
9.(2014山东理综)(14分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。?
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率α1= 。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2 α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小,可采取的措施是 。?
解析:(1)反应可用(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,所以其平衡常数K=。
(2)10 min内生成ClNO的物质的量为7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,则需要参加反应的NO为0.15 mol,消耗Cl2的物质的量为0.075 mol,所以平衡后n(Cl2)=0.1 mol-0.075 mol=0.025 mol,NO的转化率α1=×100%=75%;由于反应是个气体体积减小的反应,因此反应(Ⅱ)在恒压条件下进行可看作由恒容条件下的平衡通过增大压强来实现,增大压强时反应(Ⅱ)的平衡向右移动,NO的转化率增大,所以α2>α1;平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;因该反应的正反应方向为放热反应,故升高温度,平衡向左移动,放热反应的平衡常数将减小。
答案:(1)
(2)2.5×10-2 75% > 不变 升高温度
10.(2014课标全国Ⅱ)(18分)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。?
(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。
a:T 100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 。?
b:列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。?
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是 。?
解析:(1)随温度升高气体颜色变深,正向为吸热反应,ΔH>0;v(N2O4)==0.001 0 mol·L-1·s-1;K1==0.36 mol·L-1。(2)a:改变温度后,N2O4浓度减小,反应正向进行,正向吸热,故温度升高。b:平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.002 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1
c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1
K2==1.3 mol·L-1。
(3)增大压强,平衡向气体分子数减小的方向进行,将反应容器的体积减少一半,相当于增大压强,故平衡向逆反应方向进行。
答案:(1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1
(2)a:大于
反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高
b:平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1
c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.002 0 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1
K2==1.3 mol·L-1
(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
11.(2014天津理综)(20分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: 。?
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是 。?
a.升高温度
b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂
d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为 。?
(3)图1表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数: 。?
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
图1
图2
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号) 。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: 。?
解析:(1)NH4HS中S被氧气氧化为S单质,N转化为NH3·H2O,化学方程式为2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓。
(2)反应①是吸热反应,升高温度,平衡向正向移动,同时加快反应速率;增大H2O(g)浓度,H2的含量不一定增加;加入催化剂,不能改变平衡状态,H2含量不变;降低压强,反应速率减小;故选a。
根据“三部曲”法:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
始态/mol 0.2 0.8
转化/mol x x x
平衡态/mol 0.2-x x 0.8+x
根据0.2-x+x+0.8+x=1.18
x=0.18 mol
α(CO)=×100%=90%。
(3)根据a点:H2、N2的物质的量之比为3∶1,平衡时NH3的体积分数为42%,则H2、N2的总体积分数为58%,又H2、N2按3∶1反应,平衡时体积分数之比仍为3∶1,φ(N2)=58%×=14.5%。
(4)N2和H2需要在一定温度才能发生反应,所以温度升高,φ(NH3)不断升高,又因为该反应是放热反应,达平衡后,温度升高,平衡逆向移动,φ(NH3)又降低。
(5)合成氨放出的热量通过热交换预热N2和H2进入合成塔合成氨气,故选Ⅳ。
答案:(1)2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用
