名称 | 精品-迈向名师之星级题库-选修4第二章第三节化学平衡三星题(填空题) | ![]() | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 4.2MB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 人教版(新课程标准) | ||
科目 | 化学 | ||
更新时间 | 2016-03-08 21:37:55 |
【解析】
试题分析:①气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时C的物质的量浓度变为原来的1.8倍,说明加压平衡左移,故m+n
考点:本题考查平衡移动原理。
13.(8分)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质。一定条件下,在体积为2 L的密闭容器中,1mol一氧化碳与2mol氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0
根据题意完成下列各题:
反应达到平衡时,平衡常数表达式K= ,升高温度,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃,10min反应达平衡,此时甲醇的物质的量浓度为0.3mol/L,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= 。
(3)在其它条件不变的情况下,把反应处于平衡体系的容器的体积压缩为1 L,下列有关该体系的说法正确的是 。
A.平衡向正反应方向移动 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.甲醇的物质的量增加 D.重新平衡时c(CO)/c(CH3OH)不变
【答案】(1)K =, 减小 (2)0.06 mol·(L·min)-1 (3)AC
【解析】
试题分析:(1)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H<0,反应的化学平衡常数K=;反应是放热反应,升温,平衡逆向进行,平衡常数减小;
(2)在500℃,10min反应达平衡,此时甲醇的物质的量浓度为0.3mol/L,甲醇表示的反应速率V(CH3OH)= =0.03 mol·(L·min)-1;反应速率之比等于化学方程式系数之比,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=2V(CH3OH)=0.06 mol·(L·min)-1;
(3)其他条件不变时,将处于E点的体系体积压缩到原来的,容器的体积减小,则压强增大,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,甲醇的物质的量增多;A、体积减小,则压强增大,平衡向正向移动,A正确; B、压强增大,正逆反应速率都增大,B错误;C、容器的体积减小,则压强增大,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,甲醇的物质的量增多,C正确;D、容器的体积减小,则压强增大,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,重新平衡时减小,D错误。
考点:考查化学反应速率及化学平衡移动。
14.(6分)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= + 1 530 kJ/mol
又知:H2O(l)H2O(g) ΔH= + 44.0 kJ/mol
则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K= ,控制其他条件不变,增大压强,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(6分)+1266 [NH3 ]4 [O2 ]3 / [N2 ]2 [H2O ]6 不变
【解析】
试题分析:根据盖斯定律,①-②×6,ΔH=1530-44×6=+1266 kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=[NH3 ]4 [O2 ]3 / [N2 ]2 [H2O ]6 ,K只受温度影响,增大压强,K值不变。
考点:考查盖斯定律的应用,化学平衡常数的影响因素。
15.(12分)
(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示可逆反应进行得越完全,K值大小与温度的关系是:温度升高,K值 (填“一定增大”、“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。
(2)在一体积为10 L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在800℃时发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0,CO和H2O的物质的量浓度变化如图所示,则:
①0~4 min时间段平均反应速率v(CO)= mol·L-1·min-1。
②在800℃时该反应的化学平衡常数K= (要求写出表达式及数值),CO的转化率= 。
③在800℃时,若反应开始时此容器中CO和H2O的浓度分别为0.20 mol·L-1和0.80 mol·L-1,则达到平衡时CO转化为CO2的转化率是 。
【答案】(12分) (1) 可能增大也可能减小 (2) ① 0.03
② [CO2 ] [H2 ] / [CO ] [H2O ] =0.12×0.12/0.08×0.18=1 ; 60% ③ 80%
【解析】
试题分析:(1)化学平衡常数与温度有关,若正反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大;若正反应为放热反应,升高温度,平衡常数减小,所以温度升高,K值可能增大,也可能减小;
(2)①根据图像可知,在4 min内CO的浓度变化为0.12 mol·L-1,所以CO的反应速率为0.12 mol·L-1/4 min=0.03 mol·L-1·min-1。
②由图像可知,反应在4 min时达平衡,CO和H2O的平衡浓度分别为0.08 mol·L-1、0.18 mol·L-1,CO2和H2的浓度分别为0.12 mol·L-1、0.12 mol·L-1,在800℃时该反应的化学平衡常数K=[CO2 ] [H2 ] / [CO ] [H2O ] =0.12×0.12/0.08×0.18=1;
CO的转化率为0.12 mol·L-1/0.20 mol·L-1×100%=60%。
③设达到平衡时CO转化的浓度为x,则达到平衡时CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为0.20-x、0.80-x、x、x。所以根据平衡常数表达式x2/(0.80-x)(0.20-x)=1.0,x=0.16 mol·L-1,CO的转化率为0.16 mol·L-1/0.20 mol·L-1×100%=80%
考点:考查化学平衡常数,化学平衡状态及移动。
16.可逆反应:aA(g)+ bB(g)cC(g)+ dD(g);根据图回答:
(1)压强 P1比P2 (填大或小); (2)(a +b)比(c +d) (填大或小);
(3)温度t1℃比t2℃ (填高或低);(4)正反应为 反应。
【答案】(1)小;(2)小;(3)高;(4)吸热。
【解析】由气体参与的反应越大化学反应速率就越快,图1我们可以看出P2条件下先平衡,所以P2大,从平衡移动角度想增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动所以(a +b)比(c +d)小;温度升高速率加快,所以t1℃比t2℃高,升高温度A的含量减小,说明平衡向正反应方向移动,正反应就为吸热反应。
17.(16分)Ⅰ.已知下列反应的热化学方程式为:
C(s) + O2(g)CO2(g) ΔH1 = -393.5 kJ/mol
CH3COOH(l) + 2O2(g)2CO2(g) + 2H2O(l) ΔH 2 = -870.3 kJ/mol
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ΔH 3 = -571.6 kJ/mol
请计算2C(s) + 2H2(g) + O2(g)CH3COOH(l) ΔH 4 = 。
Ⅱ.在某温度下,物质(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶剂中均可以发生反应:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO)
该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4 mol/L。
(1)向1 L正庚烷中加入0.50 mol (t-BuNO)2,10 min时反应达平衡,此时(t-BuNO)2的平衡转化率为60%(假设反应过程中溶液体积始终为1 L)。反应在前10 min内的平均速率为v(t-BuNO)= 。计算上述反应的平衡常数K。(写出计算过程,计算结果保留3位有效数字)
(2)有关反应:(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 的叙述正确的是________
A.压强越大,反应物的转化率越大 B.温度升高,该平衡一定向右移动
C.溶剂不同,平衡常数K值不同
(3)通过比色分析得到40℃时(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化关系的几组数据如下表所示,请在同一图中绘出(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化曲线。
时间(min) 0 1 3 5 7 9 11
c(t-BuNO)2 mol/L 0.05 0.03 0.01 0.005 0.003 0.002 0.002
c(t-BuNO) mol/L 0 0.04 0.08 0.09 0.094 0.096 0.096
Ⅲ.甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则通入甲醇的电极反应式为 。若通空气的电极上有32g O2参加反应,则反应过程中转移了______ mol e-。
【答案】(16分)
Ⅰ.-488.3kJ/mol
Ⅱ.(1)ν(t-BuNO)=0.06mol L-1 min-1
解:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO)
开始浓度(mol L-1) 0.50 0
转化浓度(mol L-1) 0.50×60% 0.50×60%×2
平衡浓度(mol L-1) 0.50×(1-60%) 0.50×60%×2
K===1.80mol/L
(2)C
(3)
Ⅲ.CH3OH + 8OH- -6 e-= CO32- + 6H2O 4
【解析】
试题分析:Ⅰ、根据盖斯定律,2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为ΔH4==ΔH 1×2+ΔH 3×2-ΔH 2=-488.3 kJ/mol。Ⅱ、(1)已知(t-BuNO)2的初始物质的量为0.5mol及体积为1L,可求得其初始浓度为0.50mol/L,同时知道,(t-BuNO)2的转化率为60%,△c((t-BuNO)2)=0.3 mol/L,由方程式可知:v(t-BuNO)=2 v(t-BuNO)2=2×[(0.3mol/L)÷10min]= 0.06mol L-1 min-1;利用三段式计算K值:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO)
开始浓度(mol L-1) 0.50 0
转化浓度(mol L-1) 0.50×60% 0.50×60%×2
平衡浓度(mol L-1) 0.50×(1-60%) 0.50×60%×2
可解得:K===1.80mol/L
(2)A、由于该反应为非气体反应体系,改变压强,平衡不移动,反应物的转化率不变,错误;B、由于题目中的改变温度,无法知道该反应的热效应,改变温度,无法知道其移动方向,错误;C、该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4 mol/L,在(1)中计算得在正庚烷溶剂中的平衡常数为1.80mol/L,故不同溶剂中的平衡常数K值不同,正确,应选择C;(3)根据40℃时浓度随时间的变化关系数据表格,在图中进行描点,然后连城曲线,并做好标注,即可:Ⅲ、燃料电池中通入燃料的一极为负极,而通入O2的一极为正极,由于电解质溶液是KOH溶液,显碱性,可得总反应为:2CH3OH+3O2 + 4OH- =2 CO32- + 6H2O,正极反应为O2 + 4 e-+ 2H2O =4OH-由总反应减去正极反应可得负极反应:CH3OH + 8OH- -6 e-= CO32- + 6H2O,注意得失电子数目相等;32g O2的物质的量即为1mol,根据上述正极反应方程式可计算出转移了4 mol e-。
考点:考查盖斯定律的应用、化学反应速率的计算、平衡常数的计算、化学平衡的影响因素、绘制平衡图像以及燃料电池电极反应式的书写和电子转移数目的计算。
18.(12分)Ⅰ.已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为____________。
(2)若反应温度升高,M的转化率__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;
达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=____________。
Ⅱ.在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应
A(g)B(g)+C(g) △H=+85.1kJ·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/100kPa 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 。
【答案】Ⅰ(1)25% (2)增大(1分) (3)6
Ⅱ(1)升高温度、降低压强(1分)(2)α(A)= ×100%;94.1%;K==1.5;
【解析】
试题分析:Ⅰ(1)由于在反应开始时,c(M)=1 mol/L,达到平衡后,M的转化率为60%,所以反应消耗M的浓度是1 mol/L×60%=0.6mol/L,因为在反应过程中M、N是按照1:1关系消耗的,所以N消耗的浓度也是0.6mol/L,所以此时N的转化率为(0.6mol/L÷2.4 mol/L) ×100%=25%;(2)由于该反应的正反应是吸热反应,所以若反应温度升高,根据平衡移动原理:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以M的转化率增大;(3)根据(1)可知:当反应达到平衡时各种物质的浓度分别是:c(M)=0.4 mol/L;c(N)=1.8mol/L;c(P)=0.6 mol/L;c(Q)= 0.6 mol/L;该反应的平衡常数K=;若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol/L,c(N)=a mol/L;达到平衡后,c(P)=2 mol/L,c(Q)=2 mol/L ; c(M)=2 mol/L, c(N)=(a-2) mol/L .由于温度不变,所以化学平衡常数不变,,解得a=6mol/L;Ⅱ(1)由于反应A(g)B(g)+C(g),△H=+85.1kJ/mol的正反应是气体体积扩大的吸热反应,所以欲提高A的平衡转化率,即:使平衡正向移动,根据平衡移动原理,应采取的措施为减小压强或升高温度;(2)在体积固定的密闭容器中进行的反应,气体的物质的量的比等于容器内气体的压强之比。根据方程式可知:若有1mol的A发生反应,反应后气体的物质的量增加1mol,所以增加的物质的量就是反应消耗的A的物质的量,因此由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为α(A)=[(p-p0)÷p0] ×100%=×100%;平衡时A的转化率为α(A)= (9.53÷4.91-1) ×100%=94.1%;该反应的平衡常数K=。
考点:考查物质的平衡转化率、化学平衡常数的计算及影响化学平衡移动的因素的知识。
19.(12分)在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中发生反应:N2O4 (g) 2NO2 (g) △H > 0,反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示。
(1)该温度时,该反应的平衡常数为 。
(2)a、b、c、d四个点中,化学反应处于平衡状态的是 点。
(3)25 min时,增加了 mol (填物质的化学式)使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度 (填“>”、“<”或“=”)0.8 mol·L–1,理由是 。
【答案】(1)0.9 mol·L-1 (2)b d (3)0.8 NO2 (4)< NO2的物质的量浓度为0.8 mol·L-1时,Q =1.28,大于K,反应应继续向左进行,进一步降低NO2的物质的量浓度。
【解析】
试题解析:(1)由题图可知,平衡时c(NO2)=0.6mol L-1,c(N2O4)=0.4mol L-1,故该温度下该反应的平衡常数K==0.9;(2)由图可知,10-25min及30min之后各物质的物质的量浓度不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,即b、d处于化学平衡状态;(3)利用25min后的物质的浓度变化可知在25min时加入了NO2,其加入的物质的量=(1.0mol L-1-0.6mol L-1)×2L=0.8mol;(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8mol L-1,则此时Qc===1.28>K=0.9,则平衡要向逆方向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8mol L-1。
考点:化学平衡图像
20.(12分)高温下,炼铁高炉中存在下列平衡:
回答下列问题:
(1)写出该反应的平衡常数表达式_______________________________________。
(2)升高温度,该反应的平衡常数K值将__________(填“增大”、“减小”、“不变”),平衡体系中固体的质量将__________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)已知11OO℃时该反应的平衡常数K=0.263。在1100℃时,测得高炉中。
此时该的化学反应速度是v(正)___________(填“>”、“<”、“=”)v(逆),原因是_________________________________________________________________________。
(4)保持高炉温度为1100℃,向高炉中补充大量的空气,重新达到平衡后,该反应的平衡常数K值 __________(填”>”、“<”、“=”)0.263。
【答案】(1) K= (2)增大;减小; (3) > Q=0.025/0.1=0.25<K=0.263,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率 (4)=
【解析】
试题分析:(1)FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=;
(2)该反应是吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,该反应的平衡常数K值将增大,生成的固体铁的质量会比原来氧化亚铁的质量少;
(3)因为此时Q=0.025/0.1=0.25<K=0.263,反应没有处于平衡状态,反应是向正反应方向进行的,因此正反应速率大于逆反应速率。(4)K只受温度影响,温度不变,K不变,等于0.263。
考点:考查化学平衡常数,化学反应速率等知识。
21.(11分)可逆反应,在一定条件下达到平衡,若改 变条件,将变化情况(“增大”、“减小”、“不变”)填入空格:
(1)升高温度,B转化率___________,v(正) ___________,v(逆)___________。
(2)使用催化剂,A的物质的量___________,若v(正)增大,则v(逆)____________。
(3)保持温度和压强不变加入稀有气体,则C的物质的量___________,A的转化率___________。
(4)保持温度和体积不变加入稀有气体,则A的转化率___________,v(正)_____________。
(5)若温度和体积不变,反应从正反应开始至平衡,在这个变化过程中,容器内气体的密度___________,压强___________。
【答案】18.(1)减小;增大;增大(2)不变;减小(3)减小;减小(4)不变;不变(5)不变;减小
【解析】
试题分析:(1)正反应是放热反应,所以升高温度,正逆反应速率都增大,但平衡向逆反应方向进行,B的转化率降低。(2)使用催化剂,只能加快化学反应速率,不能改变平衡,则A的物质的量不变,v(逆)减小;(3)保持温度和压强不变,加入惰性气体,则容器容积增大,所以平衡逆反应方向进行,C的物质的量和A的转化率都是减小的。(4)保持温度和体积不变,加入惰性气体,物质的浓度不变,平衡不移动,A的转化率不变,v(正)不变;(5)密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以容器内气体的密度不变,但压强是减小的。
考点:考查化学平衡状态及移动。
22.(12分)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应过程的能量变化如下图所示。
已知生成1 mol NH3(g)的ΔH=-46 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示 、 ;若该反应使用催化剂,会使图中B点升高还是降低 。
(2)图中ΔH= kJ·mol-1。
(3)已知恒容时,该体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①在0.5 L容器中发生反应,前20 min内,v(NH3)=________,放出的热量为________。
②45 min时采取的措施是_______________________。
③比较I、II、III时段的化学平衡常数(分别用K1、K2、K3表示)大小________。
【答案】21.(1)反应物总能量; 生成物总能量; 降低;(每空各1分) (2)-92
(3)①0.050 mol/(L·min) (1分); 23.6 Kj ②降低体系温度 ③K3>K1=K2
【解析】
试题分析:(1)由图可知,图中A、B分别表示反应物总能量;生成物总能量,催化剂降低反应的活化能,所以若该反应使用催化剂,会使图中B点降低;(2)因为生成1 mol NH3(g)的ΔH=-46 kJ·mol-1,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),ΔH=-92 kJ·mol-1,所以反应过程的能量变化ΔH=-92kJ·mol-1;
(3)①读图可知,前20min内氨气的浓度由0逐渐增大到1.0mol/L,根据定义式可得,v(NH3)=1.0mol/L÷20min=0.050mol/(L min);氮气由1.0mol/L逐渐减小到0.50mol/L,根据c V=n可求参加反应的氮气的物质的量,即(1.0—0.50)mol/L 0.5L=0.25mol,由于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-94.4kJ·mol-1表示1mol氮气反应放出94.4kJ热量,放出的热量为94.4x0.25=23.6kJ热量;②读图可知,45min时氨气的浓度平缓上升,氮气和氢气的浓度则平缓下降,采取的措施是降低体系温度,平衡向正反应方向移动,则氮气、氢气的浓度均减小,氨气的浓度逐渐增大;③时段I和时段II温度不变,K1=K2,时段III降低温度,K值增大,所以K3>K1=K2。
考点:考查反应热,化学反应原理。
23.(12分)在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,若温度升高,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是________点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为____________。
(3)25 min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8 mol·L-1,理由是_______________________________________________________________________。
【答案】24、1)增大 (2)bd 0.04 mol·L-1·min-1 (3)0.8 mol NO2
(4)平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1
【解析】
试题分析:(1)该反应为吸热反应,所以温度升高,K值增大,答案为增大;
(2)由图可知10-25min平衡状态时,X表示的生成物的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,Y表示的反应物的浓度变化量为(0.6-0.4)mol/L=0.2mol/L,X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍,所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线,Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线,从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为0.4mol/L/10min=0.04 mol·L-1·min-1,由图可知,10-25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,即b、d处于化学平衡状态,答案为:bd, 0.04 mol·L-1·min-1;
(3)25min时,c(NO2)瞬间增大,比平衡状态增加了(1-0.6)×2=0.8mol 增大c(NO2),平衡向生成N2O4方向移动,答案为0.8 mol NO2;
(4)若平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1 。
考点:考查化学反应速率及化学平衡图象
24.(12分) 在一定温度下,将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为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)如果增大反应体系的压强,则平衡体系中C的质量分数_________
(5)如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行,开始加入C和D各mol,要使平衡时各物质的质量分数与原平衡时完全相等,则还应加入________物质_________mol
【答案】23、(1)2 (2)60% (3)0.2mol/L.min (4) 不变 (5)B 4/3 mol
【解析】
试题分析:(1)达到平衡状态, 生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,所以生成C是0.4mol/L×2L=0.8mol,由于变化量之比是相应的化学计量数之比,因此x=2.
(2) 3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)
起始量(mol) 2 2 0 0
转化量(mol)1.2 0.4 0.8 0.8
平衡量(mol) 0.8 1.6 0.8 0.8 A的转化率为1.2÷2×100%=60%。
(3)生成D的反应速率为
(4)反应前后体积不变,所以如果增大反应体系的压强,平衡不移动,因此平衡体系中C的质量分数不变。
(5)C和D各4/3mol,相当于A是2mol,B是2/3mol。要使平衡等效,则必需使A和B的物质的量分别都等于2mol,因此还需要加入4/3mol的B。
考点:考查可逆反应的有关计算。
25.(7分)密闭容器中mA(g)+nB(g) pC(g),反应达到平衡,经测定增大压强P时,
A的转化率随P而变化的曲线如图。
则:(1)增大压强:A的转化率 ,平衡向 移动,达到平衡后,混合物中C的质量分数_____ 。
(2)上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系是 。
(3)降低温度,C的质量分数增大,则:平衡向 移动,A的转化率 ,正反应是 热反应。(以上各空用适当的化学用语或关系式填写)[]
【答案】(1)减小,逆方向,减小;(2)m+n<p;正移;(3)增大,放
【解析】
试题分析:(1)由图象可知,增大压强,A的转化率降低,平衡逆向移动,C的质量分数降低,故答案为:减小,逆方向,减小;(2)增大压强,平衡逆向移动,所以逆方向为体积减小的方向,则m+n<p;增大反应B的浓度,平衡正向移动;故答案为:m+n<p;正移;(3)当降低温度时,C的质量分数增大,平衡正向移动,A的转化率增大,则正反应是放热反应,故答案为:增大,放.
考点:化学平衡
26.(16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。
①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是____________________________。
②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_________________________________________________________。
【答案】(16分)(1)大于 0.001 0 0.36 mol·L-1
(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高
②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
【解析】
试题分析:(1)温度升高,混合气体的颜色变深,说明升高温度,平衡向生成二氧化氮的方向移动,所以平衡正向移动,则正向是吸热反应,ΔH>0;在0~60 s时段,N2O4的物质的量浓度从0.100mol/L减少到0.040mol/L,所以反应速率v(N2O4)=(0.100-0.040)mol/L/60s=0.001 mol·L-1·s-1;平衡时c(N2O4)=0.040mol/L,c(NO2)=0.120mol/L,所以100℃的平衡常数K= c(NO2)2/ c(N2O4)=0.36 mol·L-1
(2)①c(N2O4)以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低,说明平衡正向移动,则温度升高,T>100℃;因为正反应是吸热反应,温度升高,平衡才向正向移动;
②c(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,则10s后达到平衡时的c(N2O4)=0.040mol/L-0.002 0 mol·L-1·s-1×10s=0.02mol/L,则此时c(NO2)=0.120mol/L+2×0.02mol/L=0.16mol/L,所以T温度的平衡常数K==1.3 mol·L-1
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,则压强增大,平衡逆向移动,因为增大压强,平衡向气体物质的量减少的方向移动,而逆向是气体的物质的量减少的方向,所以平衡逆向移动。
考点:考查平衡移动的判断,化学平衡常数、反应速率的计算
27.(本题8分)对于反应xA(g)+yB(g) pC(g)+qD(g)压强与温度对C的质量分数的影响如图:
(1)若m、n表示不同温度,则m n,正反应为 反应(填“放热”、“吸热”);
(2)若m、n表示不同压强,则m n,(x+y) (p+q)(填<、>、=);
(3)b曲线的OG段比a曲线的OH段陡的原是: ;
(4)a曲线的HE段高于b曲线的GF段的原是: 。
【答案】(1) < 放热 (2) < < (3) 因为OG段表示的温度、压强均高于OH段,所以反应速快,到达平衡所需的时间少,故b曲线的OG段比a曲线的OH段陡 (4) HE段相对于GF段是在低温、低压条件下到达的平衡,因为该可逆反应正反应是放热、体积增大的反应,故降温、减压,平衡向正反应方向移动,C的含量增大,故a曲线的HE段高于b曲线的GF段
【解析】
试题分析:(1)如图所示,n比m反应速率快,故m
28.(8分)某温度时,在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中,A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析得:
(1)该反应的化学方程式为____________________________________。
(2)反应开始至4 min时,A的平均反应速率为____________________________。
(3)4 min时,反应是否达到平衡状态?________(填“是”或“否”), 8 min时,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)2AB(2)0.05 mol·L-1·min-1(3)否 =
【解析】
试题分析:分析图中从反应开始到第4 min时,A、B的物质的量变化为:A减少0.4 mol,B增加0.2 mol,可知A为反应物,B为生成物,且反应为可逆反应(因为反应最终达到化学平衡),因此化学方程式为2AB(2)反应开始至4 min时,A的平均反应速率v(A)==0.05 mol·L-1·min-1。
答案为:0.05 mol·L-1·min-1;(3)4 min时,反应尚未建立平衡,正在向正反应方向进行,8 min时,反应已达到平衡,正、逆反应速率的大小关系为v(正)=v(逆),故答案为:否;=。
考点:化学平衡状态的判断
29.(12分)有一化学反应2A B+D ,B、D起始浓度为0,在四种不同条件下进行。反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表,根据下述数据,完成填空:
实验序号 浓度(mol/L) 时间(min)
0 10 20 30 40 50 60
1 温度 800 ℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2 800 ℃ C2 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
3 800 ℃ C3 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
(1)在实验1,反应在0至40分钟时间内A的平均速率为 mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度C2= mol/L,可推测实验2中隐含的条件是
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则达到平衡时v3 v1(填>、=、<=,)800℃时,反应平衡常数= ,且C3= mol/L,可推测实验3中隐含的条件是 。
(4)800℃时,反应B+D 2A当其他条件不变, B、D的起始浓度为0.50 mol/L , A的起始浓度为0,达到平衡时A的浓度为 mol/L, B的转化率= 。
【答案】(1)0.0125mol·L-1·min-1 ;(2)C2=1.0 mol/L,催化剂;
(3),反应平衡常数=0.25,且C3=1.2mol/L,增大A的浓度。
(4)0.5 mol/L,B的转化率=50%。
【解析】
试题分析:(1)v= = =0.0125mol/(L·min);
(2)根据实验1、2数据分析,温度相同,达平衡后A的物质的量浓度相同,且B、D起始浓度为0,所以两组实验中A的起始浓度相同为1.0mol/L ;温度相同,达平衡后A的物质的量浓度相同,但达平衡时2组的时间较短,所以只能是加入催化剂;
(3)实验1、3比较,温度相同,10min-20min时,实验3的浓度减少量都大于实验1的,所以实验3的反应速率大于实验1的,即v3>v1;根据相同条件下,浓度对化学反应速率的影响判断,实验3的起始浓度大于实验1的,即c3>1.0mol/L,800℃时,
2A B + D
起始量(mol/L)1.0 0 0
变化量(mol/L)0.5 0.25 0.25
平衡量(mol/L)0.5 0.25 0.25
平衡浓度K= ==0.25
实验3的温度与实验1的温度相同,温度不变,平衡常数不变;
2A B + D
起始量(mol/L) C3 0 0
反应量(mol/L) 0.6 0.30 0.30
平衡量(mol/L) c3-0.60 0.30 0.30
该温度下平衡常数K= ==0.25;
解得:c3=1.2
温度相同,达平衡后A的物质的量浓度增加,但达平衡时3组的时间与1组相同,所以只能是增大A的浓度;
(4)800℃时,2A B+D K=0.25,则 B+D 2A反应的平衡常数==4,设B消耗物质的量浓度为x;
反应 B + D 2A
起始量(mol/L) 0.5 0.5 0
变化量(mol/L) x x 2x
平衡量(mol/L)0.5-x 0.5-x 2x
平衡常数K= = =4
计算得到x=0.25mol/L
达到平衡A的浓度=2×0.25mol/L=0.5mol/L
B的转化率=0.25mol/L0.5mol/L×100%=50%;
考点:考查化学平衡的计算。
30.(6分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t/(℃) 700 800 830 1000 1200
K 0.7 0.8 1.0 1.6 2.4
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____ ____,该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.容器中压强不变 B.c(H20)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(H2)=c(CO)
(3)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,缩小容器的体积,平衡________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。H2O(g)的浓度___ ____,CO(g)的浓度___ ____(填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】(1) K=,吸热反应。(2)ABC (3)逆向 。变大,变大
【解析】
试题分析:(1)因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=,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;
(2)A、反应后气体的物质的量增加,温度一定,容器中压强增大,所以当压强不变时,说明到达平衡状态,A正确;B、反应后气体的物质的量增加,气体的质量增大,混合气体的平均相对分子质量改变,所以当混合气体的平均相对分子质量不再变化,说明到达平衡状态,B正确;C、v (H2)正=v (H2O)逆不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,说明到达平衡状态,C正确;D、平衡时氢气的浓度与一氧化碳的浓度与转化率有关,所以c(H2)=c(CO)不能说明到达平衡,D错误;
(3)其他条件不变的情况下,缩小容器的体积,压强增大,正反应为气体体积增大的反应,故平衡向逆反应移动;由于平衡移动引起的浓度变化小于因体积减小引起的浓度变化,所以容器的体积减小,反应物和生成物浓度均变大;
考点:考查化学反应速率、化学平衡原理和化学平衡常数。
31.(1)在一定条件下,容积为 10L密闭容器中发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g);ΔH>0,将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入该密闭容器10 min时有0.1 mol CO生成,则10 min内该反应的平均速率υ(H2) 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图。
①该反应的△H 0 (填“<”、“>”或“=”)。
②100℃时该反应的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示)。
③在温度容积不变的情况下,向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)
④在某温度下,向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2反应生成CH3OH(g),达到平衡时CO的转化率为80%,此时容器内的压强为开始时的 倍。
【答案】(1)0.003mo1 L-1 min-1;(2)①< ② V 2/a2 ③增大;不变 ④0.6
【解析】
试题分析:(1)根据,=0.001,反应速率比等于系数比,所以υ(H2) =0.003mo1 L-1 min-1;(2) ①根据图示,升高温度,CO的转化率减小,平衡左移,所以正反应放热,△H<0;
②100℃时CO的转化率为50%,
所以平衡常数K== V 2/a2 ;
③温度容积不变的情况下,向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2,相当于加压,平衡正向移动,CO的转化率增大,温度不变,平衡常数不变;
④CO的转化率为80%,所以参加反应的CO为2mol
压强比为物质的量之比,6/10=0.6
考点:本题考查平衡常数、平衡移动原理。
32.(10分)1000℃时,硫酸钠可与氢气发生反应: Na2SO4(s)+4H2(g) Na2S(s)+4H2O(g)。请回答下列问题:
(1)上述反应的平衡常数表达式为: 。
(2)上述反应在三个不同条件下进行,与曲线a比较,b和c分别仅改变一种反应条件,其中H2的浓度随时间的变化如图所示。
①则曲线b改变的条件为
②该反应的△H___0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)该温度下,向2 L盛有1.42 g Na2SO4的密闭恒容容器中通入H2,5 min
后测得固体质量为1.10 g。
①则该时间范围内的平均反应速率v(H2)= 。
②能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
A.容器内压强保持不变 B.容器内气体密度保持不变
C.c (H2)=c (H2O) D.v正(H2)=v逆(H2O)
【答案】
(1)c 4(H2O)/ c 4(H2)
(2)①使用催化剂 ② >。
(3)①0.002 mol/(L.min) ; ② B、D 。
【解析】
试题分析::(1)根据题给化学方程式结合平衡常数表达式的书写原则写出上述反应的平衡常数表达式为:c4(H2O)/c4(H2);(2)①根据题给图像分析,与曲线a比较,曲线b缩短了达平衡的时间,氢气的平衡浓度未发生变化,则曲线b改变的条件为使用催化剂;②与曲线a比较,曲线c缩短了达平衡的时间,氢气的平衡浓度减小,则曲线c改变的条件为升高温度; 温度升高,达平衡时间缩短,平衡时H2浓度减少,说明升高温度平衡向正反应方向移动。该反应的△H>0;(3)①该温度下,向2L盛有1.42g Na2SO4的密闭容器中通入H2,5min后测得固体质量为1.10g,固体质量减少0.32g,利用差量法计算,则该时间范围内参加反应氢气的物质的量0.02mol,根据v=△n/V△t计算,则该时间范围内的平均反应速率v(H2)=0.002mol/(L.min);②A、该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,容器内压强不随反应的进行而变化,不能作为平衡标志,错误;B、容器内气体密度随反应的进行而变化,密度不变已达平衡,正确;C、达平衡后c(H2)和c(H2O)不一定相等,错误;D、v正(H2)=v逆(H2O),说明反应已达平衡,正确;答案选B、D。
考点:化学平衡常数、反应速率
33.(8分)在密闭容器中,将1.0molCO与1.0molH2O混合加热到800℃,发生下列反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),一段时间后该反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.5mol.求:
(1)达到平衡时CO2的物质的量分数为 ,该反应的化学平衡常数为 ;
(2)向该平衡体系中通入1.0mol水蒸气,达到新的平衡状态时,水蒸气的物质的量为
CO的转化率为 。
【答案】(1)25% 1;(2)1.33mol 66.7%。
【解析】
试题分析:由于开始时CO的物质的量是1.0mol,反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.5mol,所以反应消耗的CO的物质的量是0.5mol,根据方程式中物质的量的关系可知达到平衡时产生的CO2的物质的量是0.5mol,H2的物质的量是0.5mol,H2O的平衡物质的量也是0.5mol,则达到平衡时CO2的物质的量分数为0.5mol÷(1mol+1mol)= 25%;该反应的化学平衡常数K=;(2)向该平衡体系中通入1.0mol水蒸气,假设反应消耗的CO为x,则消耗的H2O也是x,达到平衡时产生CO2、H2的物质的量也都是x,则达到新的平衡状态时,各种物质的物质的量是CO :(1-x)mol; H2O :(2-x)mol;由于温度不变,所以化学平衡常数不变。(1-x)×(2-x)=x2.解得x=2/3mol,所以平衡时水蒸气的物质的量为(2-x)mol=(2—2/3)mol=1.33mol ;则CO的转化率为(2/3mol)÷1.0mol=66.7%。
考点:考查化学平衡常数的计算、物质的平衡转化率的计算的知识。
34.(12分)工业上用CO生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
(1)下图表示该反应进行过程中能量的变化,曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,写出反应的热化学方程式 ;
选择适宜的催化剂, (填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。
(2)该反应平衡常数K的表达式为K= ,温度升高,平衡常数K (填“增大”、“不变”或“减小”);
(3)恒容条件下,下列措施中能使增大的有 。
a.升高温度 b.充入He气 c.再充入1molCO和2molH2 d.使用催化剂.
【答案】(12分)(1) 放热 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=﹣91kJ/mol ; 不能
(2)K= ,减小; (3) c 。
【解析】
试题分析:(1)由于该反应的反应物的能量高于生成物的能量,所以反应发生后多余的能量就释放出来,因此该反应是放热反应;根据图示提供的能量可知该反应的热化学方程式是 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=﹣91kJ/mol;选择适宜的催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但是反应热不会改变;(2)该反应平衡常数K的表达式为K=;由于该反应的正反应是放热反应,所以根据平衡移动原理,温度升高,平衡向吸热的逆反应方向移动,所以平衡常数K减小;(3)恒容条件下a.升高温度,平衡逆向移动,减小,错误; b.充入He气,由于物质的浓度不变,所以平衡不移动,因此不变,错误;c.再充入1molCO和2molH2 ,平衡正向移动,CH3OH的物质的量增大,增大,正确; d.使用催化剂平衡不发生移动,不变,错误。
考点:考查反应热与活化能的关系、热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达、影响平衡移动的因素。
35.(10分)化学反应 2A+B 2C;△H<0达到化学平衡时,根据以下条件改变填空:
(1)若A、B、C都是气体,且C为有色气体
①及时分离出C,平衡 移动;(填正向、逆向、不)
②使密闭容器体积增大,A的转化率 ;(填增大、减小、不变)
③如果升高温度,平衡混合物的颜色 ;(填加深、变浅、不变)
(2)若A、C为气体,B为固体;
①加压,则A的体积分数 ; ②增加B的量,A的转化率 。(填增大、减小、不变)
【答案】(10分)(1)① 正向 ;② 减小 ;③ 变浅 ; (2)① 不变 ;② 不变
【解析】
试题分析:(1)①及时分离出C,由于减小了生成物的浓度,所以平衡正向移动;②使密闭容器体积增大,则容器内的气体压强减小,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,所以减小压强,平衡逆向移动,A的转化率减小;③由于该反应的正反应是放热反应,所以如果升高温度,根据平衡移动原理,平衡逆向移动,所以C的浓度降低,平衡混合物的颜色变浅;(2)若A、C为气体,B为固体;该反应是反映前后气体体积相等的反应,所以①加压,平衡不发生移动,则A的体积分数不变;②增加B的量,由于B是固体,所以平衡不发生移动,所以A的转化率不变。
考点:考查外界条件对化学平衡移动、物质含量的影响的知识。
36.(10分)
甲醇是一种重要的化工原料。
(1)已知:① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H= -1275.6 kJ·mol—1
② H2O(l)= H2O(g) △H=+ 44.0 kJ·mol—1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 。
(2)甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源,具有广泛的应用前景。其反应为:
CH3OH (g)+ H2O (g) CO2(g) +3H2 (g) △H=-72.0kJ/mol
①该反应的平衡常数表达式为__________________。
②下列措施中能使平衡时n(CH3OH)/n(CO2)减小的是(双选)___________。
A.加入催化剂 B.恒容充入He(g),使体系压强增大
C.将H2(g)从体系中分离 D.恒容再充入1molH2O(g)
(3)甲醇可以氧化成甲酸,在常温下用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH) _________ (填“<”或“>”或“=”) 20. 00 mL。
【答案】(1)CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ/mol(3分)
(2)① (2分) ②C、D(3分) (3)< (2分)
【解析】
试题分析:(1)燃烧热是1mol的可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量,(①—②×4)÷2,整理可得:CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ/mol ; (2)①CH3OH (g)+ H2O (g) CO2(g) +3H2 (g)的平衡常数表达式为;②A.加入催化剂,平衡不发生移动,所以n(CH3OH)/n(CO2)不变,错误;B.恒容充入He(g),使体系压强增大,由于物质的浓度不变,所以平衡不发生移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,错误;C.将H2(g)从体系中分离,由于减小颚生成物的浓度,平衡正向移动,所以n(CH3OH)/n(CO2)减小,正确;D.恒容再充入1molH2O(g),由于反应物的浓度浓度增大,平衡正向移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,正确。(3)甲醇可以氧化成甲酸,由于甲酸是一元弱酸,在常温下用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,若二者物质的量相等,则恰好完全反应产生HCOONa,由于该盐是强碱弱酸盐,所以盐会水解是溶液显碱性,因此当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH) <20. 00 mL。
考点:考查燃烧热化学方程式的书写、外界条件对化学平衡移动的影响、平衡常数的表达、盐的水解和弱酸与碱发生反应的情况的知识。
37.(8分)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的关系如下表:
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
(1)该反应为________反应(填“吸热”“放热”).
(2)能判断该反应是否已达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(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(3)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时,CO平衡浓度为0.25 mol/L,试判断此时的温度为________℃.
(4)若在(3)所处的温度下,在1 L的密闭容器中,加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时,H2的物质的量为________.
a.等于1.0 mol
b.大于1.0 mol
c.大于0.5 mol,小于1.0 mol
d.无法确定
【答案】(1)吸热 (2)bc (3)830 (4)b
【解析】
试题分析:(1)由于温度升高,该反应的化学平衡常数减小,平衡向着逆向移动,正向反应是放热反应,故答案为:放热;(2)反应前后气体体积不变,压强始终不会变化,所以压强不变,无法判断是否达到平衡状态,故a错误;浓度不变,反应达到了化学平衡状态,故b正确;正逆反应速率相等,各组分浓度不变,达到了化学平衡状态,故c正确;浓度相等,不能判断各组分浓度是否不变,无法判断是否达到平衡状态,故d错误;答案选bc(3)由于c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),化学平衡常数K=1,根据表中数据,所以反应温度是830℃,故答案为:830.;(4)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),在830C时平衡常数为1,故=1,x=1.2,氢气的物质的量为3-1.2=1.8mol,故氢气的物质的量大于1mol,答案选b.
考点:化学平衡常数
38.(14分)
(1)与OH-电子数和质子数均相同的单核微粒的离子结构示意图为____________
(2)250C时,2.3 g酒精在血液中被氧气完全氧化放出66.8 kJ热量,该反应的热化学方程式为________________(3)汽车安全气囊中含MYn和红棕色金属氧化 物。M、Y为短周期元素,其最外层电子数之和等于氧原子的最外层电子数,且可发生下图的转化。
①写出元素符号:M______;Y_______.
②在2L密闭容器中,起始投入2 mol Y2和3.5 mol H2发生反应II,测得平衡时的数据如表。
若该反应ΔH <0,则T1______T2(填“ >”、“ <”或“=”);在温度T2下,若经过10 min反应达到平衡,则平均速率v(YH3)= ______,平衡常数为______ (保留两位有效数字)
③反应III的化学方程式 为___________________。
【答案】23.(14分)(1)
(2)C2H5OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l) △H =-1336 kJ · mol – 1
(3)①Na N ② <; 0.05mol ·L―1 ·min―1 0.33(mol ·L―1)―2或0.33(L2 ·mol―2)
③2NH3 + NaClO =N2H4 + NaCl + H2O
【解析】
试题分析:(1)与OH-电子数为10,质子数为9,含有9个质子10个电子的单核离子为氟离子,其结构示意图为:,
(2)2.3g酒精的物质的量为0.05mol,0.05mol乙醇在血液中被氧气完全氧化放出66.8kJ热量,则1mol乙醇完全反应放出的热量为:66.8kJ×1/0.05=1336kJ,乙醇燃烧的热化学方程式为:C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l),△H=-1336 kJ mol-1;
(3)①M、Y为短周期元素,其最外层电子数之和等于氧原子的最外层电子数,说明最外层电子数之和为6;由Y的氢化物为YH3可知,Y最外层5个电子,则M最外层1个电子,再根据图示转化关系分析,M为金属钠,Y为N;②该反应△H<0,温度升高,氨气的含量会减小,由表中数据可知,T1<T2;若经过10min反应达到平衡,则平均速率v(NH3)=1/(2X10)=0.05mol/(L min);根据反应方程式:N2(g)+3H2(g)═2NH3,该温度下,达到平衡状态时各组分的浓度为:c(NH3)=0.5ol/L,c(H2)=(3.5-1.5)/2=1mol/L,c(N2)=(2-0.5)/2=0.75mol/L,平衡常数为:K=(0.5)2/(0.75) 13=0.33;
③反应Ⅲ为氨气与次氯酸钠的反应,其反应的化学方程式为:2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O
考点:考查10电子微粒,热化学方程式,物质的推断,化学反应速率的计算,化学平衡常数等知识。
39.设反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1的平衡常数为K1,反应②Fe(s)+H2O(g)??FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如下:
温度(T) K1 K2
973 1.47 2.38
1 173 2.15 1.67
(1)从上表可推断,反应①是________(填“放”或“吸”)热反应。
(2)现有反应③H2(g)+CO2(g)? CO(g)+H2O(g) ΔH=Q的平衡常数为K3。
Ⅰ.根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式K3=___ _____;可推断反应③是________(填“放”或“吸”)热反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡右移,可采取的措施有________。
A.缩小容器体积 B.降低温度
C.使用合适的催化剂 D.设法减少CO的量
E.升高温度
Ⅱ.根据反应①与②推导出Q1、Q2、Q3的关系式Q3=________。
【答案】31.(1)吸热 (2)Ⅰ K1/k2 吸热 D,E Ⅱ Q1-Q2
【解析】
试题分析:(1)由上表可知,温度升高,K值增大,反应①为吸热反应;(2)ⅠK3=[CO][H2O]/[H2][CO2]=K1/K2;温度升高,K1增大,K2减小,K1/K2增大,所以反应③为吸热反应;根据平衡移动原理,要使反应③建立的平衡右移,需升高温度,减少生成物的浓度,所以选DE;Ⅱ、已知:①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g);△H=Q1,②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g);△H=Q2,
利用盖斯定律将①-②可得:③H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g);△H=Q3,所以Q3=Q1-Q2,
考点:考查盖斯定律的应用,平衡移动原理,吸热、放热反应的判断。
40.如下图,甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应:A(g)+B(g) xC(g)的生成物 C在反应混合物中的百分含量(C%)和反应时间(t)的关系。
(1)若甲图中两条曲线分别代表有催化剂和无催化剂的情况,则 曲线表示无催化剂时的情况,速率:a b(填:大于、小于或等于)
(2)若乙图表示反应达到平衡后,分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入He气后的情况,则 曲线表示恒温恒容的情况,此时该恒温恒容中C% (填:变大、变小或不变)
(3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 反应(填:放热、吸热),计量数x的值是 ;
(4)丁图表示在某固定容器的密闭容器中,上述可逆反应达到平衡后,某物理量随着温度(T)的变化情况,根据你的理解,丁图的纵坐标可以是 ,[填:①C% ②A的转化率 ③B的转化率 ④压强 ⑤c(A) ⑥c(B)];升温平衡移动的方向为 。(填:左移或右移)
【答案】21. (1) b 大于 (2) a 不变 (3)吸热 X>2 (4)①, ② , ③. ④ 右移
【解析】
试题分析:(1)催化剂改变反应历程,提高反应速率,缩短到达平衡的时间,a曲线到达平衡时间短,b曲线到达平衡时间长,所以a曲线表示使用催化剂,b曲线未使用催化剂,速率:a大于b答案为:b;大于(2)恒温恒容下,充入不反应的气体,反应混合物各组分的浓度不变,平衡不移动,反应混合物各组分的含量不变.由图可知,a曲线C的含量不变,b曲线到达新平衡后C的含量降低,所以a曲线表示恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入He气,答案为:a;不变;(3)由图可知,压强相同时,温度越高,C的含量越高,即升高温度,平衡向正反应方向移动,升高温度,平衡向吸热方向移动,所以正反应为吸热反应;温度相同,压强越大,平衡时C的含量越低,即增大压强,平衡向逆反应方向移动,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即x>2(x为整数),答案为:吸热;x>2(x为整数);
(4)该反应正反应为吸热反应,反应前后气体的体积增大.升高温度,平衡向吸热方向移动,即向右移动.由图可知,纵轴所表示的量随温度升高而增大,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向右移动,C的含量增大,A、B的转化率增大,平衡时A、B浓度降低.反应前后气体的体积增大,在恒容条件下,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向右移动,混合物总的物质的量增加,所以平衡时,容器内压强增大.①②③④符合.答案为:①②③④;右移。
考点:考查外界条件对平衡状态的影响以及图像识别。
41.
I.下列有关实验操作或结果的说法中正确的是
A.滴定时,眼睛应始终注视滴定管内液面的变化
B.测定酸碱滴定曲线:开始时测试和记录的间隔可稍小些,滴定至终点附近则要大些
C.酸碱中和滴定之前,锥形瓶用蒸馏水洗净即可,不能用待测液润洗
D.滴定管经蒸馏水洗净后,直接注入标准液,将使测得的待测液浓度偏低
E.用pH试纸测量某溶液的pH时要先将试纸润湿度不变的某容器分隔成A、B两部分,A容器容积固定不变,B有可移动的活塞,现在A中充入2molSO2和1molO2,在B中充入2 molSO3 和1molN2,在相同条件下发生可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),填空:
F.用广泛pH试纸测量H2SO4溶液的pH时,测得pH=3.2
II.如图所示
(1)固定活塞位置在3处不动,达到平衡后,设A中压强为P1,B中压强为P2,则P1与P2的大小是:P1 P2 (填“<”、“>”、“=”)。
(2)若要使A中与B中平衡状态相同,可移动活塞的位置应在 处。
(3) 若活塞右移到5处,达到平衡后,B中SO3为x mol,A中SO3为y mol,则x y(填“<”、“>”、“=”),理由是 。
【答案】Ⅰ.C ; Ⅱ.(1)< (2)3 (3)< ;理由:活塞在3处时,A和B平衡状态相同,若活塞右移到5处,则B中压强减小,平衡向生成SO2的方向移动,故n(SO3)减小,x<y,故答案为 <。
【解析】
试题分析:Ⅰ.A.滴定时眼睛要注视锥形瓶内的颜色变化,A错误;B.滴定终点时应间隔的小写,B错误;C.锥形瓶只能用蒸馏水洗涤,不可用待测液洗涤,否则物质的量偏大,C正确;D.滴定管应用标准液润洗,否则浓度偏低,D错误;F.PH试纸只能粗略测量pH,只能读整数,F错误,答案选C ; Ⅱ.(1)如图所示A为恒容的密闭容器,随着反应的进行,压强减小,B为恒压的装置,压强始终保持不变,故 P1
42.(8分)某温度下在容积固定的密闭容器中,下列反应达到平衡:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
初始投料比n(CO):n(H2O) CO转化率 H2O转化率
1:1 0.5 0.5
1:2 0.67 0.335
1:3 0.75 0.25
(1)已知CO和H2的燃烧热分别为283kJ/mol、285.8kJ/mol,H2O(g)=H2O(l)△H= -44kJ/mol,写出CO(g)和H2O(g)反应的热化学方程式 。
(2)该反应的平衡常数为 。该温度下,向该容器中充入1mol CO、3molH2O(g)、2mol CO2、1.5molH2,则起始时该反应速率V正 V逆(填“>”、“<”或“=”)
(3)结合表中数据判断下列说法中正确的是 。
A.增加H2O(g)的量,CO的转化率升高而H2O(g)的转化率降低
B.若CO与H2O(g)的转化率相同,则二者的初始投入量一定相同
C.CO和H2O(g)初始物质的量之比等于二者转化率之比
D.当CO与H2O(g)物质的量之比为1:4时,CO的转化率为0.85
【答案】(1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol(2)1 ; = ;(3) AB
【解析】
试题分析:(1)已知CO和H2的燃烧热分别为283kJ/mol、285.8kJ/mol,则CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol;H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;H2O(g)=H2O(l)△H= -44kJ/mol,①式+③式-②式得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol,故答案为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol(2)若初始投料比为1:1,则CO的转化率为0.5,平衡常数K==1,向该容器中充入1mol CO、3molH2O(g)、2mol CO2、1.5molH2,,则Qc==1,V正=V逆.(3)A.增加H2O(g)的量,是平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,水的转化率降低,A正确;B.CO与H2O(g)的计量数相等,若CO与H2O(g)的转化率相同,则二者的初始投入量一定相同,B正确;CO和H2O(g)始终按照系数比转化,即按照1:1进行转化,但初始的物质的量不一定按1:1进行投料,C错误;CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)假设一氧化碳转化率为x,则CO转了xmol,二氧化碳和氢气分别生成(1-x),由平衡常数K=1=,解得x=0.8,即转化率为80%,D错误;答案选AB.
考点:化学平衡常数的有关计算
43.(15分) 碳及其化合物有广泛的用途。
(1)反应C(s)+ H2O(g)CO(g) +H2 (g) ΔH= +131.3 kJ mol-1,达到平衡后,体积不变时,以下有利于提高H2产率的措施是 。
A.增加碳的用量 B.升高温度 C.用CO吸收剂除去CO D.加入催化剂
(2)已知,C(s)+ CO2(g)2CO(g) △H=+172.5kJ mol-1
则反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 的△H= kJ mol-1。
(3)在一定温度下,将CO(g)和H2O(g)各0.16 mol分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
t / min 2 4 7 9
n(H2O)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
① 其它条件不变,降低温度,达到新平衡前v(逆)_____v(正)(填“>”、“<”或“=”) 。
②该温度下,此反应的平衡常数K=______ _____;(写计算过程)(6分)
【答案】(1)BC;(2)- 41.2;(3)①< ; ②K=9/25或0.36 ;
【解析】
试题分析:(1)碳为固体,增加碳的用量,不影响平衡移动,水的转化率不变,故A错误;正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,水的转化率增大,故B正确;用CO吸收剂除去CO,CO的浓度降低,平衡向正反应方向移动,水的转化率增大,故C正确,加入催化剂,加快反应速率,缩短到达平衡的时间,不影响平衡移动,水的转化率不变,故D错误,答案选BC;(2)已知:①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),△H=+131.3kJ/mol-1,②C(s)+CO2(g)2CO(g),△H=+172.5kJ/mol-1
根据盖斯定律,①-②得:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=131.3kJ/mol-1-172.5kJ/mol-1=-42.2kJ/mol-1,故答案为:-42.2kJ/mol-1;;(3)①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)该反应为放热反应,故降低温度,平衡向正反应方向移动,故v(逆)
44.(18分)
Ⅰ.在一定条件下,xA+yB zC,达到平衡,试填写下列空白:
(1)已知C是气体,且x+y=z,加压时平衡如果发生移动,则平衡必向___ ___移动。
(2)若B、C是气体,其他条件不变时增加A的用量,平衡不移动,则A的状态为___ ___。
Ⅱ.已知NO2和N2O4可以相互转化:
2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2 L的恒温密闭玻璃容器中,反应物浓度随时间变化关系如图。
(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线_______表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是__________。
(2)①前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=_______mol·L-1·min-1。
② 0~15 min ,反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数Kb=_______。
③ 25 min~35 min时,反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数Kd_____Kb(填“>”、 “=”或“<”)。
(3)反应25 min时,若只改变了某一个条件,使曲线发生如上图所示的变化,该条件可能是___________________(用文字表达),若要达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态,在25 min时还可以采取的措施是_________。
A.加入催化剂 B.缩小容器体积 C.升高温度 D.加入一定量的N2O4
【答案】Ⅰ. (1)逆反应方向(左) ;(2)固体或纯液体;Ⅱ.(1)X b和d ;(2)①0.04 ②10/9 ③ =;(3)增大NO2的浓度 B、D
【解析】
试题分析:Ⅰ. (1)加压若平衡移动,则反应前后气体体积发生变化,即A、B可能有一种是非气体,加压平衡向逆向移动,答案为:逆反应方向;(2)B、C为气体,增加A的用量,平衡不移动,说明A为固体或纯液体,答案为:固体或纯液体;Ⅱ.(1)二氧化氮的浓度变化是四氧化二氮的两倍,故X曲线表示二氧化氮的浓度变化;平衡时浓度保持不变,故b和d表示达到平衡状态,故答案为)X b和d ;(2)①10min中内二氧化氮的浓度由