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第二章化学反应速率与化学平衡
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.2在KI溶液中存在下列平衡:,某I2、KI混合溶液中,的物质的量浓度与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是
A.是吸热反应
B.若温度为、时反应物的转化率分别为、,则
C.若反应进行到状态D时,一定有
D.状态A与状态B相比,状态A的大
2.、和起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在、和不同压强下发生反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.恒压条件下,增加初始用量,增大
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.压强大小顺序为
D.其他条件不变,若将、初始用量调整为,则增大
3.燃油汽车尾气中除大量外,还含有NO和CO气体。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得一段时间内,条件下,NO的转化率、CO剩余的百分率以及无CO时NO直接分解为的转化率随温度的变化情况如图所示。
已知NO可发生下列反应:
反应I:
反应Ⅱ:
下列叙述不正确的是
A.曲线c表示:无CO时,NO直接分解为的转化率
B.
C.时,该催化剂脱除NO的最适宜温度在975℃左右
D.775℃,时,只生反应Ⅰ和Ⅱ,该时刻
4.太阳能光催化反应可以实现分解水产生氢气、还原二氧化碳、产生太阳燃料——这将为获取清洁能源打开新思路。一种光催化分解水的过程如图所示。下列说法正确的是
A.高温分解水与光催化分解水的一定不相同
B.过程Ⅱ生成物的总能量低于过程Ⅱ反应物的总能量
C.总反应是焓减小的氧化还原反应
D.该反应任何温度下都能正向自发进行
5.T℃时,向恒容绝热密闭容器中分别充入和发生反应:,体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.该反应在高温下可自发进行
B.点时,该反应的平衡常数
C.当容器内气体密度不变时,说明反应达到了平衡状态
D.保持其他条件不变,若该反应在恒温恒容密闭容器中进行,平衡时容器内压强小于
6.某温度下,向恒容密闭容器中按的比例充入和,同时发生两个反应:①,②。反应体系中组分、的物质的量浓度c随时间的变化情况如图所示)。下列说法正确的是
A.时,的反应速率为
B.平衡时,W的选择性比M的大
C.反应①的活化能比反应②的活化能更大
D.平衡后,充入,压强增大,速率增大
7.下列依据相关数据作出的推断中,不正确的是
A.依据相同温度下可逆反应的Q与K大小的比较,可推断反应进行的方向
B.依据一元弱酸的,可推断它们同温度同浓度稀溶液的大小
C.依据第二周期主族元素电负性依次增大,可推断它们的第一电离能依次增大
D.依据的氢化物分子中氢卤键的键能,可推断它们的热稳定性强弱
8.工业合成氨时,既要使原料的转化率增大,又要使反应速率加快,可采取的办法是
①减压 ②加压 ③升温 ④降温 ⑤及时从平衡混合气体中分离出
A.③④⑤ B.②⑤ C.② D.②③
9.某温度下,在一固定容积的容器中进行反应:,下列情况不能表示一定达到化学平衡状态的是
A.B的浓度不再发生变化
B.体系总压强不再随时间而改变
C.容器内混合气体密度不再发生变化
D.混合气体平均摩尔质量不再发生变化
10.甲异腈()在恒容密闭容器中发生异构化反应:,反应过程中甲异腈浓度随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率与的关系为(为速率常数,只受温度影响),。下列说法错误的是
A. B.bf段的平均反应速率为
C. D.点反应物的活化分子百分数大于点
11.硫及其化合物之间的转化在生产中有重要作用。接触法制硫酸中,制取的反应为(放热反应)。反应在有、无催化剂条件下的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应中存在极性共价键和非极性共价键的断裂,极性共价键的形成,但不存在非极性共价键的形成
B.使用催化剂能加快化学反应的速率并提高的转化率
C.达到化学平衡时,的消耗速率和的消耗速率相等
D.使用作催化剂时,温度越高,反应越快达到平衡
12.有起始体积相同的三个容器甲为固定容积,乙带有可移动的活塞,丙是固定容积的绝热容器。在起始温度相同时向其中分别充入1 mol A2和3 mol B2,发生如下反应A2(g)+3B2(g)2X2(g),一段时间后都达到平衡,三个容器中的A2的转化率大小为
A.甲>乙>丙 B.乙>甲>丙 C.丙>甲>乙 D.甲>丙>乙
13.对于反应,下列说法正确的是
A.该反应在任意条件下均能自发进行
B.恒容条件下,当容器内气体密度不变时反应达到平衡反应
C.其他条件一定,增加压强,反应平衡常数增大
D.的焓变
14.某实验小组研究在盐酸中的溶解性时,得出温度、盐酸浓度与溶解度的关系如图所示。[已知: ,热稳定性差]
下列说法错误的是
A.mol L时,温度越高,盐酸浓度对的溶解度影响越小
B.温度恒定时,盐酸浓度越大,的溶解度越大
C.温度较高时,热稳定性差是溶解度降低的原因之一
D.mol L时,平衡逆向移动导致溶解度降低
15.一定条件,水煤气发生变换反应:,下列说法错误的是
A.增大浓度,使单位体积内活化分子数增多,可加快反应速率
B.升高温度,活化分子百分数增大,加快反应速率
C.适当压缩容积,单位体积内活化分子数增大,加快反应速率
D.使用催化剂,降低反应活化能,活化分子百分数增大,反应速率及平衡转化率都增大
二、填空题
16.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z (均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)0到2min时,用物质X表示的反应速率为 。
(2)从反应开始到2min, Y的转化率为 。
(3)在2min前的某一时刻采取下列措施,能使反应速率减小的是_______。
A.恒温恒容下,再充入X B.升高温度
C.恒温恒容下,充入Ar D.恒温恒压下,充入Ar
(4)该反应的化学方程式为 。
(5)不能说明反应已达到平衡状态的是 (填序号)。
①v(X)=3v(Y);
②X的物质的量不变;
③混合气体的平均相对分子质量不变;
④X、Y的物质的量之比不变;
⑤容器内压强保持不变;
⑥单位时间内消耗3mol X,同时生成2mol Z。
(6)反应达平衡时体系的压强是开始时的 倍。
(7)若将a molX与b mol Y的混合气体通入密闭容器中发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足: n(X)=n(Y)=n(Z),则原混合气体中a:b = 。
17.以下是关于“外界因素对化学平衡移动影响的实验研究”的课题,回答问题:
(1)影响化学平衡因素的界定:化学平衡发生移动的本质原因是 ,所以影响化学平衡的因素可以从分析影响的因素入手.
a. v(正)≠v(逆) .v(正)和v(逆)都增大 v(正)和v(逆)都减小
(2)研究的思路与方法
①研究对象的选择,现有以下可逆反应:
. .
其中,适合于研究 对平衡的影响,适合于研究 对平衡的影响.
.浓度 .温度 .压强 .催化剂
②研究方法:采用控制其他因素不变,改变其中一个因素的方法,并进行对比实验.
(3)单一因素对化学平衡移动影响的实验研究:
.浓度:将与反应后所得的混合液分为等份,分别加入浓溶液、浓溶液和固体,观察现象.现象:加入浓溶液后的混合溶液红色 ,加入固体后,混合溶液红棕色 .
.温度:将密封并相互连通的盛有的两个玻璃球,一个放入热水中,另一个放入冷水中.
现象:放入热水中的球内红棕色 ;放入冷水中的球内红棕色 .
(4)综合(3)能得出的影响化学平衡移动的原因是 .
18.捕集CO2的技术对解决全球温室效应意义重大。目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,涉及的化学反应如下:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)+Q(Q>0)
(1)该反应的平衡常数表达式为 。如果改变某种条件,平衡向正反应方向移动,则平衡常数 (填写编号)。
a.一定增大 b.一定减小 c.可能增大 d.可能减小 e.可能不变
(2)向2L某密闭容器充入1molCO2和4molH2,一定条件下发生上述反应。5min末测得气体的物质的量减少了20%,则0~5min内CO2的平均反应速率为 。
(3)CO2还可应用于纯碱工业。侯氏制碱的过程中,向饱和的氨化食盐水中通入足量CO2的生产环节又被称为“碳酸化”。碳酸化时产生的现象是 。碳酸化过程中,溶液中c(CO)的变化情况为 。
(4)侯氏制碱法析出副产品氯化铵后的溶液中,含有的主要离子有Na+、Cl-、 。检验滤液中Cl-离子的实验操作: 。
(5)侯氏制碱原料中的氨气是用如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q(Q>0)制得,若按n(N2):n(H2)=1:3向反应容器中投料,在不同温度下分别达平衡时,混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 (填字母)。
a.曲线a、b、c对应的温度是由低到高
b.加入催化剂能加快化学反应速率和提高H2的转化率
c.图中Q、M、N点的平衡常数:K(N)>K(Q)=K(M)
d.M点对应H2的转化率为75%
19.在高温高压下具有极高的化学活性,能与多种单质或化合物反应。
(1)若在恒温恒容的容器内进行反应:,则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 填字母。
a.容器内的压强保持不变 b.容器中的浓度与的浓度相等
c.容器中混合气体的密度保持不变 d.的生成速率与的生成速率相等
(2)一定条件下,反应的化学方程式为。
①一定条件下,该反应能够自发进行的原因是 。
②已知、和 的燃烧热分别为、和写出 与反应生成和的热化学方程式: 。
20.根据氨的合成反应的特点,应分别采取什么措施提高该反应的平衡转化率和反应速率?将有关建议填入表格中。
提高反应的转化率 提高反应速率
性质 措施 性质 措施
放热 活化能高
分子数减小 低温时反应速率低
反应可逆 原料气浓度增大能提高反应速率
氨气浓度增加能降低反应速率
21.自发进行的化学反应大多数是熵 的反应,也有些是熵 的反应。(填“增加”或“减小”)
22.CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是
23.化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
.某温度下,2L恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图1所示。
(1)从反应开始到2min,用X的浓度变化表示的平均反应速率为 。
(2)在2min时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X的反应速率将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)一定条件下,将1molY和3molX通入2L的恒容密闭容器中,10min后达到化学平衡,测得X的物质的量为2.4mol,则Y的转化率是 。
(4)下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母序号)。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等
b.混合气体的总质量不随时间变化
c.混合气体的密度不随时间变化
d.单位时间内消耗X和Z的物质的量之比为3:2
.探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠()与硫酸反应速率的影响。
【查阅资料】
a.易溶于水,能与硫酸发生反应:。
b.浊度计用于测量浑浊度的变化。产生的沉淀越多,浑浊度(单位为NTU)值越大。进行如表所示的5个实验,分别测量混合后溶液达到相同浑浊度的过程中,浑浊度随时间的变化,实验①~⑤所得数据如图2曲线①~⑤所示:
实验编号 溶液 溶液 蒸馏水
V/mL V/mL V/mL
① 0.1 1.5 0.1 3.5 10
② 0.1 2.5 0.1 3.5 9
③ 0.1 3.5 0.1 3.5 x
④ 0.1 3.5 0.1 2.5 9
⑤ 0.1 3.5 0.1 1.5 10
实验数据:
【分析与解释】
(5)实验③中, 。
(6)通过比较①、②、③与③、④、⑤两组实验,可推断:反应物浓度的改变对与硫酸反应的化学反应速率的影响,溶液浓度的改变影响更大。该推断的证据是 。
24.利用催化技术可将汽车尾气中的CO和NO转化为和,化学方程式:
(1)某温度下,在容积不变的密闭容器中通入CO和NO,测得不同时间CO的浓度如下表:
时间/s 0 1 2 3 ……
3.60 3.05 2.85 2.75 ……
用CO的浓度变化表示0~2s的平均反应速率为 。
(2)下列可以说明反应达到平衡状态的是 。
a.CO的浓度不再改变
b.容器中的气体质量保持不变
c.NO、CO、CO2、N2的浓度之比为2︰2︰2︰1
d.相同时间内,反应消耗2molNO同时消耗1molN2
(3)在密闭容器里发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是 (填序号)。
①降低温度 ②容器体积不变,充入惰性气体Ar
③容器压强不变,充入惰性气体Ar ④再通入a mol NO(g)
(4)反应物初始浓度相同时,实验温度为280℃和360℃,进行以下实验:
实验编号 实验目的 T/℃ 同种催化剂的比表面积/g 达平衡时所用的时间/s
I 对照实验 280 80
II a 280 120
III 研究温度对尾气转化速率的影响 b c
【实验分析与结论】
①补全表格a. ,b. ,c. 。
②测得,对比实验I、III,可得结论:催化剂的比表面积相同时, 。
③通过实验可得到“温度相同时,增大催化剂的比表面积,可增大尾气的转化速率”的结论,证据是对比实验I、II, (填“>”、“<”或“=”)。
25.在、下,以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外:
①
②
③
④
还会发生如下两个副反应:
⑤
⑥
以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是 ,理由是 ;
参考答案:
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C D B D C C C D C
题号 11 12 13 14 15
答案 C B D B D
1.B
【详解】A.温度升高,减少,逆向移动,为放热反应,A错误;
B.温度下更大,反应物的转化率更大,则,B正确;
C.若反应进行到状态D时,想达到平衡,需要增大,反应正向进行,,C错误;
D.状态A更大,反应物的转化率更大,更小,D错误;
故选B。
2.C
【详解】A.恒压条件下,增加初始用量,、的浓度等比例减小,相当于减小压强,该反应是气体体积减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,的平衡转化率减小,A错误;
B.虽然升高温度,SO2的平衡转化率减小,但实际生产当中除了考虑平衡转化率,还需要考虑反应速率和催化剂活性,常温下反应速率较慢,不利于提高效益,B错误;
C.该反应前后气体系数之和减小,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率增大,所以,C正确;
D.当SO2的量一定时,氧气的用量越大,SO2的平衡转化率越大,其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,相当于减少了氧气的用量,SO2的平衡转化率减小,D错误;
故选C。
3.D
【分析】NO的转化率越大,CO剩余的百分率越小,因此用a、b两个趋势相反的线表示。c表示无CO时NO直接分解为N2的转化率。因为,若无NO直接分解的反应,则CO的剩余百分率和NO的转化率之和应该为1;现NO会直接分解,因此NO的转化率会大于(1-CO剩余百分率),由此可知因此a表示CO剩余百分率,b表示发生反应Ⅰ时NO的转化率,以此解答。
【详解】A.由分析可知,曲线c表示无CO时NO直接分解为N2的转化率,A正确;
B.反应Ⅰ是熵减小的反应,若反应Ⅰ是吸热反应,则在任何条件下,该反应都不能自发,而反应Ⅰ在此条件下可以自发进行,说明反应Ⅰ是放热反应,即。曲线c随着温度的升高先出现最高点后降低,说明升高温度反应Ⅱ逆向移动,则反应Ⅱ是放热反应,即,B正确;
C.根据图像可以看出时,温度975℃时NO的转化率已经很高,已经能够较好的去除NO,该催化剂脱除NO的最适宜温度在975℃左右,C正确;
D.根据图示可知,775K,条件下,CO剩余的百分含量为70%,NO转化为N2的转化率为40%,设初始时n(NO)=n(CO)=1mol,根据已知条件列出“三段式”:
,D错误;
故选D。
4.B
【详解】A.反应焓变与反应途径无关,高温分解水与光催化分解水的相同,A错误;
B.过程Ⅱ为成键过程,释放能量,则生成物的总能量低于过程Ⅱ反应物的总能量,B正确;
C.总反应是太阳能光催化反应实现分解水产生氢气和氧气,反应中存在元素化合价改变为氧化还原反应,反应为吸热反应,属于焓增反应,C错误;
D.该反应为吸热的熵增反应,在高温下利于正向自发进行,D错误;
故选B。
5.D
【详解】A.根据反应可知,该反应为气体分子数减小反应,,随反应不断进行,压强应不断减小,根据图像,压强增大的原因是反应放热,,根据可知,反应在低温下可自发进行,A错误;
B.由于反应是在恒容绝热密闭容器中进行,反应放热,反应前后温度不同,根据PV=nRT可知无法计算平衡时各物质的物质的量,故平衡常数无法计算,B错误;
C.容器是恒容的,且所有物质均为气体,即气体总质量不变,故气体密度始终是定值,不能说明达到平衡,C错误;
D.该反应是放热反应,若在恒温恒容密闭容器中进行,则温度会低于原容器,则与原容器比较,平衡会正向移动,导致压强减小,故压强小于原平衡的压强,即小于4p,D正确;
答案选D。
6.C
【详解】A.0~10min c(X)=0.6mol/L-0.35mol/L=0.25mol/L,根据反应①和②的特点,0~10min c(Y)=0.25mol/L,0~10min内v(Y)==0.025mol/(L min),不能计算10min时的瞬时反应速率,A项错误;
B.由图可知,平衡时c(X)=0.28mol/L、c(W)=0.15mol/L,则从起始到平衡反应的c(X)=0.6mol/L-0.28mol/L=0.32mol/L,结合反应①和②,平衡时c(M)=0.32mol/L-0.15mol/L=0.17mol/L>0.15mol/L,根据选择性的公式知,平衡时W的选择性比M的小,B项错误;
C.结合B项,在相同时间内反应①的反应速率<反应②的反应速率,活化能越大、反应速率越小,故反应①的活化能比反应②的活化能更大,C项正确;
D.平衡后,充入Ar,虽然总压强增大,但在恒容密闭容器中各气态物质的的浓度不变,速率不变,D项错误;
答案选C。
7.C
【详解】A.对于可逆反应的Q与K的关系:Q>K,反应向逆反应方向进行;Q
B.一元弱酸的越大,同温度同浓度稀溶液的酸性越强,电离出的越多,越小,B正确;
C.同一周期从左到右,第一电离能是增大的趋势,但是ⅡA大于ⅢA,VA大于VIA,C不正确;
D.的氢化物分子中氢卤键的键能越大,氢化物的热稳定性越强,D正确;
故选C。
8.C
【详解】合成氨的方程式为 ,在反应后气体体积减小,压强减小,该反应是放热反应,据此回答;
①减压使平衡逆反应方向移动,且反应速率减慢,故①错误;
②加压使平衡正反应方向移动,且反应速率加快,故②正确;
③升温虽然可以加快反应速率,但是使平衡向逆反应方向移动,故③错误;
④降温虽然平衡向合成氨方向移动,但是减少单位体积内的活化分子数,有效碰撞减少,反应速率减慢,故④错误;
⑤及时从平衡混合气体中分离出 NH3,虽然生成物的浓度减小,反应向正反应方向移动,但是达到新平衡后,气体浓度都比原来平衡小,所以速率慢,故⑤错误;
故选C。
9.D
【详解】A.物质B为气体,当各物质的物质的量浓度不变,说明该反应达到平衡状态,A不符合题意;
B.恒容,反应前后气体系数和不相等,体系总压强发生改变,所以气体总压强不随时间而改变时,反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.该反应前后气体质量改变,容积不变,故密度发生改变,因此气体密度不再随时间而改变说明反应达到平衡状态,故C不符合题意;
D.A为固态,无论反应是否达到平衡B与C的物质的量始终保持1:1不变,混合气体的平均相对分子质量恒为,混合气体的平均相对分子质量不再变化不能说明反应达到平衡状态,故D符合题意;
故答案选D。
10.C
【详解】A.T1时速率常数为k1,T2时速率常数为k2,,即,有3×k2×5×10-3=2×k1×15×10-3,解得,v(a)= k2×10×10-3,v(b)= k1×20×10-3,=1,即,故A正确;
B.bf段甲异腈浓度变化=20×10-3mol/L-10×10-3mol/L=1.0×10-2mol/L,平均反应速率==,故B正确;
C.由A向计算可知,k2大于k1,温度越大速率常数越大,说明T1<T2,故C错误;
D.a点的斜率大于f点,其它条件相同时,反应速率a点大,a点反应物的活化分子数多于f点,故D正确;
答案选C。
11.C
【详解】A.、分子内为极性键,分子内为非极性键,由于该反应为可逆反应,则该反应中存在极性共价键和非极性共价键的断裂和形成,A错误;
B.催化剂同时降低了正、逆反应的活化能,同时改变正、逆反应速率,B错误;
C.达到化学平衡时,达到化学平衡时,的消耗速率和的消耗速率相等,C正确;
D.使用作催化剂时,温度越高,会分解,反应不一定加快,D错误;
故选C。
12.B
【分析】在起始温度相同时向其中分别充入l mol A2和3 mol B2,气体的物质的量减小,而乙带有可移动的活塞,所以乙平衡时体积小于甲,则乙平衡相当在甲平衡的基础加压;反应A2(g)+3B2(g)2X2(g)的正反应是放热反应,所以丙平衡状态相当于在甲平衡的基础升高温度,由此分析解答。
【详解】在起始温度相同时,向甲、乙、丙三个起始体积相同的容器中分别充入1 mol A2和3 mol B2,发生反应:A2(g)+3B2(g)2X2(g),该反应的正反应是气体的物质的量减小的反应,甲为固定容积,而乙带有可移动的活塞,所以乙平衡时体积小于甲容器,则乙平衡相当在甲平衡的基础加压,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正向移动,则A2的转化率:乙>甲;反应A2(g)+3B2(g)2X2(g)的正反应是放热反应,所以容器丙平衡状态相当于在甲容器平衡的基础升高温度。升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,最终达到平衡时,A2的转化率:甲>丙,故A2的转化率大小为:乙>甲>丙,故合理选项是B。
13.D
【详解】A.反应中<0、<0,<0反应自发进行,则该反应在低温下能自发进行,故A错误;
B.反应前后气体总质量不变,恒容条件下,容器体积不变,则容器内混合气体密度始终不变,不能据此判断平衡状态,故B错误;
C.化学平衡常数只与温度有关,其它条件不变,增大压强,平衡正向移动,但温度不变,化学平衡常数不变,故C错误;
D.SO2Cl2(g)转变为SO2Cl2(l)要放热,则反应SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l)的焓变ΔH故选D。
14.B
【详解】A.该反应,升高温度,平衡逆向移动且热稳定性差,受热分解,所以升高温度,盐酸浓度对Cl2的溶解度影响越小,故A项正确;
B.由图可知,温度恒定时,随着盐酸浓度增大,氯气溶解度先减小后增大,故B项错误;
C.温度较高时,热稳定性差,受热分解,是氯气溶解度降低的原因之一,故C项正确;
D.由图可知,当盐酸浓度小于0.4mol/L时,随着盐酸浓度的增大,平衡逆向移动,导致Cl2溶解度降低,故D项正确;
故答案选B。
15.D
【详解】A.增大反应物CO的浓度,可以增大单位体积的活化分子数目,从而加快反应速率,A正确;
B.升高温度,可以增加反应物分子的能量,增大活化分子的百分数,加快反应速率,B正确;
C.将容器的容积压缩,相当于增大压强,可增大单位体积内活化分子数,从而加快反应速率,C正确;
D.一般使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,但不影响反应物的平衡转化率,D错误;
故选D。
16.(1)0.075 mol/(L·min)
(2)10%
(3)D
(4)3X(g)+Y(g) 2Z(g)
(5)① ⑥
(6)0.9
(7)5:3
【分析】由图可知气体X和气体Y为反应物,气体Z为生成物。2 min时达到平衡,根据0~2 min内X、Y、Z的物质的量改变量分别为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,根据变化量之比等于计量数之比,可以得出各物质的计量数。
【详解】(1)0到2min内,消耗0.3mol X,根据反应速率的计算公式;
故答案为:0.075 mol/(L·min);
(2)从反应开始到2min,消耗0.1mol Y,根据转化率的计算公式可得,;
(3)A.恒温恒容下,再充入X,增大反应物X的浓度,反应速率增大,A项错误;
B.升高温度,反应速率加快,B项错误;
C.恒温恒容下,充入Ar,平衡体系中各组分浓度不变,化学反应速率不变,C项错误;
D.恒温恒压下,充入Ar,容器体积增大,反应物和生成物的浓度均减小,化学反应速率减小,D项正确;
故答案为:D项;
(4)由图可知气体X和气体Y为反应物,气体Z为生成物。2 min时达到平衡,根据0~2 min内X、Y、Z的物质的量改变量分别为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,根据变化量之比等于计量数之比,可以得出X、Y、Z的计量数分别为3、1、2,所以化学反应方程式为3X(g)+Y(g) 2Z(g);
故答案为:3X(g)+Y(g) 2Z(g);
(5)①v(X)=3v(Y),始终不变,无法得知v(X)与v(Y)的速率方向,无法判断什么时候达到平衡状态,①项选;②X的物质的量会随着反应开始而减少,当X的物质的量不变时说明反应达到平衡状态,②项不选;③混合气体的总质量不变,但是混合气体的总物质的量减小,所以混合气体的平均摩尔质量减小,由于质量以克为单位时摩尔质量与相对分子质量在数值上相等,所以混合气体的平均相对分子质量随着反应开始而减少,当混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态,③项不选;④由于X、Y的起始量相同,变化量不同,所以当物质的量之比不变时说明反应达到平衡状态,④项不选;⑤反应前后气体的体积变小,压强随着反应开始而减少,当容器内压强保持不变时说明反应达到平衡状态,⑤项不选;⑥单位时间内消耗3mol X,是正反应方向,同时生成2mol Z,是正反应方向,⑥项选;
故答案为:①⑥;
(6)根据三段式可得如下关系
恒温恒容时,压强之比等于气体物质的量之比,;
故答案为:0.9;
(7)根据三段式可得如下关系
由于某时刻恰好满足: n(X)=n(Y)=n(Z),,,;
故答案为:5:3。
17. a abc ab 变深 变浅 变深 变浅 温度 压强
【详解】本题探究温度、压强、浓度对化学平衡的影响。(1)化学平衡状态的特征为V(正)=V(逆),所以化学平衡发生移动的本质原因是正逆反应速率不相等,即V(正)≠V(逆);(2)反应A.2NO2(g) N2O4 (g)△H<0中,反应前后气体体积不相等,反应为放热反应,则温度、压强、浓度都会影响化学平衡,但是催化剂不影响平衡,所以反应A适合于研究温度、压强、浓度对平衡应的影响,即abc正确;B反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl在溶液中进行,压强和催化剂不影响平衡,而温度和浓度会影响平衡,所以B适合研究温度、压强对平衡的影响,即ab正确;(3)a.浓度:将FeCl3与KSCN反应后所得的混合液分为3等份,分别加入浓FeCl3溶液、浓KSCN溶液和NaOH固体,观察现象.现象:加入浓FeCl3溶液后,铁离子浓度增大,平衡向着正向移动,则混合溶液红色变深;加入NaOH固体后,氢氧根离子与铁离子反应生成难溶物氢氧化铁,则溶液中铁离子浓度减小,混合溶液红棕色变浅;b.温度:将密封并相互连通的盛有NO2的两个玻璃球,一个放入热水中,另一个放入冷水中;现象:由于反应2NO2(g) N2O4 (g)△H<0为放热反应,升高温度后平衡向着逆向移动,二氧化氮浓度增大,球内红棕色变深;放入冷水中,平衡向着正向移动,二氧化氮浓度减小,则球内红棕色变浅;(4)根据(3)温度、浓度对化学平衡的影响可知:在其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正向移动,增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆向移动;升高温度,平衡向吸热方向进行,降低温度,平衡向放热方向进行。
【点睛】化学平衡移动的分析:影响因素主要有:浓度、压强、温度,其移动可通过勒沙特列原理进行分析。化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响,使v(正)≠v(逆),原平衡状态发生移动。
18.(1) c、e
(2)0.05mol/(L·min)
(3) 有晶体析出 先增大,后减小
(4) HCO、NH 先加入硝酸酸化,然后加入硝酸银溶液观察有白色沉淀生成证明含氯离子,反之不含氯离子;
(5)a
【详解】(1)平衡常数为反应达平衡后生成物浓度的幕之积与反应物浓度的幕之积的比值,CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)+Q(Q>0)的平衡常数表达式为:,如果改变温度,平衡常数一定发生变化,因为该反应为放热反应,降低温度,平衡右移,则平衡常数增大;若是改变浓度,压强或使用催化剂,都不能改变反应的平衡常数,c、e正确;
(2)设反应中CO2的消耗量为x mol,根据题给信息进行计算:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
根据题意,x=0.5mol ,则0~5min内CO2的平均反应速率为,
(3)二氧化碳与饱和的氨化食盐水反应生成碳酸氢钠和氯化铵,由于碳酸氢钠的溶解度较小,在溶液中析出,因此碳酸化时产生的现象是有晶体析出;碳酸化过程中,碳酸存在两步电离,H2CO3H++HCO、HCOH++CO,在碱性环境下,减小了氢离子浓度,平衡右移,促进了电离,c(CO)浓度增大,随着二氧化碳气体的量增多,CO2+ CO+H2O= 2HCO,所以c(CO)浓度又减小;答案为:有晶体析出;先增大,后减小;
(4)主要含NH4Cl和少量NaHCO3、NaCl,其中主要含有Cl-、Na+、HCO、NH,氯离子可以和银离子生成白色沉淀,故实验操作为:先加入硝酸酸化,然后加入硝酸银溶液观察有白色沉淀生成证明含氯离子,反之不含氯离子;
(5)a.该反应为放热反应,压强相同时,升高温度,平衡逆向移动,氨气质量分数减小,故曲线a、b、c对应的温度是由低到高,故a正确;
b.加入催化剂能加快化学反应速率但不能影响平衡移动不会提高H2的转化率,故b错误;
c.图中Q、M温度相同,K(Q)=K(M),N点比M点温度高,平衡逆向移动,平衡常数减小,故K(N)d.M点时,氨气的转化率是60%, n(N2)∶n(H2) = 1∶3,设n(N2)=1mol,n(H2)=3mol 气体总质量为34g,故平衡时n(NH3)=1.2mol
H2的转化率:×100%=60%,故d错误;
故选a;
19.(1)
(2) 该反应
【解析】(1)
在恒温恒容的容器内进行反应,
a.反应前后气体压强变化的反应,容器内的压强保持不变,说明反应达到平衡,故正确;
b.容器中浓度与浓度相等不一定达到平衡,故错误;
c.反应中有固体碳反应,平衡变化,气体质量发生变化,容器中混合气体的密度保持不变,能说明反应达到平衡,故正确;
d.的生成速率与的生成速率相等,证明反应正向进行,故错误;
答案选。
(2)
,反应,依据自发进行的判断依据,所以,故答案为:该反应。
、和的燃烧热分别为、和,则有
.
.
.
依据盖斯定律得到,
故答案为: 。
20. 低温 使用合适催化剂 高压 高温 原料循环利用 增大原料气浓度 分离出氨气
【解析】略
21. 增加 减小
【详解】熵表示物质的混乱度,混乱度越大熵值越大。体系有自发向体系混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,但不是唯一的依据,有些熵减的反应也能自发进行,故答案为:增加;减小。
22. < 在1.3×104 kPa下,CO的转化率达到一个较高值,再增大压强CO转化率提高不大,同时生产成本增加
【详解】温度升高,CO的转化率降低,即平衡向左移动,所以该反应为放热反应,ΔH<0。在1.3×104 kPa下,CO的转化率达到一个较高值,且再增大压强CO转化率提高不大,但会导致生产成本增加。
23.(1)0.075
(2)不变
(3)20%
(4)d
(5)8
(6)根据图象,①、②、③组实验Na2S2O3溶液的浓度的变化对达到相同浑浊度时时间比③、④、⑤组实验中H2SO4溶液浓度的变化对达到相同浑浊度时时间影响更大
【分析】I由图可知,X、Y减少是反应物,Z增加是生成物,根据物质的量的变量之比等于系数之比,得出反应的方程式为:3X+Y2Z。
II由实验①②③可知,其它条件相同只改变Na2S2O3的浓度对沉淀速率的影响,实验④⑤可知,其它条件相同只改变硫酸的浓度对生成沉淀速率的影响,由图可知溶液浓度的改变对沉淀速率影响更大。
【详解】(1)2min时X的物质的量减少1.0-0.7=0.3mol,用X的浓度变化表示的平均反应速率==0.075;
(2)向容器中通入氩气,容器的体积不变,反应物和生成物浓度都不变,X的反应速率将不变;
(3)X由3mol经过10分钟后剩余2.4mol,反应了0.6mol,根据物质的量的变量之比等于方程式的系数之比,Y减少0.2mol,则Y的转化率为;
(4)达到平衡的标志为正逆反应速率相等,变量不变。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等不一定处于平衡状态,a不符合;
b.混合气体的总质量始终是定值,不是变量,b不符合;
c.混合气体的密度始终是定值,不随时间变化,不能说明达到平衡状态,c不符合;
d.单位时间内消耗X和Z的物质的量之比为3:2,符合正逆反应速率相等,d符合;
答案选d。
(5)探究影响反应速率的因素,根据定多变一的原则,总体积恒定,总体积是15ml,得出x=8;
(6)①②③硫酸浓度不变,改变的是Na2S2O3的浓度,从图中可知改变硫代硫酸钠的浓度,相同浑浊度时间变化大,④⑤Na2S2O3的浓度不变,改变的是H2SO4浓度,同浑浊度时间变化不大,可推断:反应物浓度的改变对与硫酸反应的化学反应速率的影响,溶液浓度的改变影响更大。
24.(1)3.75×10-4
(2)ad
(3)①③
(4) 研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响 360 80 升高温度,可增大尾气转化速率 <
【详解】(1)
(2)a.CO浓度不再改变,说明CO正反应消耗速率和逆反应生成速率相等,说明反应达到平衡状态;b.根据质量守恒定律可知反应容器中气体总质量始终不变,因此不可作为判断平衡的依据;c.NO、CO、CO2、N2的浓度之比为2︰2︰2︰1,不一定是平衡状态时浓度关系比,不能说明反应达到平衡状态;d.相同时间内,反应消耗2molNO同时消耗1mol,即v正(NO):v逆(N2)=2:1,不同物质正逆反应速率比等于计量系数比,反应达到平衡状态;答案选ad;
(3)①降低温度,反应速率减慢;②容器体积不变,充入惰性气体Ar,由于体积不变,所以反应式中各物质的物质的量浓度不变,速率不变;③容器压强不变,充入惰性气体Ar,为保持原来压强,容器体积增大,各物质的物质的量浓度减小,速率减慢;④再通入a mol NO(g),反应物浓度增大,速率加快;由此可得当改变上述条件时,反应速率会减小的是①③;
(4)对比I、II组实验,温度相同,同种催化剂的比表面积不同,a为研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响;对比I、III组实验,为研究温度对尾气转化速率的影响,根据控制变量可知温度不同,同种催化剂的比表面积相同,则b为360,c为80; 测得,说明III组反应速率比I组快,对比实验I、III,可得结论:催化剂的比表面积相同时,升高温度,可以加快尾气转化速率;通过实验可得到“温度相同时,增大催化剂的比表面积,可增大尾气的转化速率”的结论,证据是对比实验I、II,II的催化剂比表面积大,反应速率快,达到平衡所用时间短,<。
25. 苯 反应④为主反应,反应⑤⑥为副反应,苯乙烯的选择性最大;在恒温恒压下,随乙苯转化率的增大,反应⑤正向移动,反应⑥不移动,则曲线b代表产物苯
【详解】曲线a芳香烃产物的选择性大于曲线b、c芳香烃产物的选择性,反应④为主反应,反应⑤⑥为副反应,则曲线a代表产物苯乙烯的选择性;反应④⑤的正反应为气体分子数增大的反应,反应⑥的正反应是气体分子数不变的反应;在913K、100kPa(即恒温恒压)下以水蒸气作稀释气相当于减压,乙苯的转化率增大,反应④⑤都向正反应方向移动,反应⑥平衡不移动,故曲线b代表的产物是苯。
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