第二节 影响化学反应速率的因素
第1课时 浓度和压强对化学反应速率的影响
A组
1.下列影响化学反应速率的主要因素是( )
A.压强
B.温度
C.催化剂
D.反应物的性质
解析:影响化学反应速率大小的因素首先是内因即反应物的性质,其次才是外因。
答案:D
2.用3
g块状大理石与30
mL
3
mol·L-1盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,可采取的措施是( )
①再加入30
mL
3
mol·L-1盐酸 ②改用30
mL
6
mol·L-1盐酸 ③改用3
g粉末状大理石
A.①②
B.②③
C.①③
D.①②③
解析:对反应CaCO3(s)+2HCl(aq)CaCl2(aq)+CO2(g)+H2O(l)而言,将块状大理石改为粉末状大理石、增大盐酸浓度等均可增大反应速率。
答案:B
3.a
g块状碳酸钙与足量盐
( http: / / www.21cnjy.com )酸反应,反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中的实线所示。在相同的条件下,b
g(a>b)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
解析:固体物质反应速率与接触面积有关,粉末状碳酸钙与盐酸反应比块状碳酸钙与盐酸接触面积大,反应速率大,且a>b,故选C。
答案:C
4.在室温下,同种规格的铝片分别与下列物质混合,化学反应速率最大的是( )
A.0.1
mol·L-1的盐酸15
mL
B.0.2
mol·L-1的盐酸12
mL
C.0.15
mol·L-1的硫酸8
mL
D.18
mol·L-1的浓硫酸15
mL
解析:铝放入盐酸或稀硫酸中发生化学反应的离子方程式均为2Al+6H+2Al3++3H2↑,A、B、C三个选项中,C中c(H+)最大,反应最快;D项中的浓硫酸使铝钝化。
答案:C
5.把下列4种X的溶液分别
( http: / / www.21cnjy.com )加入4个盛有10
mL
2
mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50
mL,此时X与盐酸缓和地进行反应。其中反应速率最大的是( )
A.20
mL
3
mol·L-1的X溶液
B.20
mL
2
mol·L-1的X溶液
C.10
mL
4
mol·L-1的X溶液
D.10
mL
2
mol·L-1的X溶液
解析:稀释后溶液中X的浓度(盐酸浓度相等)
( http: / / www.21cnjy.com )分别为:1.2
mol·L-1、0.8
mol·L-1、0.8
mol·L-1、0.4
mol·L-1。反应物浓度越大,反应速率越大。
答案:A
6.设C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH1>0,反应速率为v1;N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH2<0,反应速率为v2。对于上述反应,当压强减小时,v1和v2的变化情况为( )
A.同时增大
B.同时减小
C.v1增大,v2减小
D.v1减小,v2增大
解析:对于有气体参与的化学反应,增大压强,反应速率增大;减小压强,反应速率减小。
答案:B
7.在通常条件下的密闭容器中存在下列四个平衡体系,增大容器的体积对化学反应速率没有影响的是
( )
A.2SO2+O22SO3
B.CO+H2OCO2+H2
C.CO2+H2OH2CO3
D.Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
解析:D选项中反应物与生成物无气体,改变压强对速率无影响。
答案:D
8.温度不变的情况下,0.
1
mol·L-
( http: / / www.21cnjy.com )1硫代硫酸钠溶液和0.1
mol·L-1硫酸溶液各10
mL混合,初始反应速率为v1
mol·(L·s)-1;0.2
mol·L-1硫代硫酸钠溶液和0.2
mol·L-1硫酸溶液各5
mL混合,初始反应速率为v2
mol·(L·s)-1;则v1和v2的关系是( )
A.v1>v2
B.v1
C.v1=v2
D.不能确定
解析:其他条件相同,浓度越大,化学反应速率越大。
答案:B
9.在一定温度下,M、N能在溶液中发生反应生成P和Q:M+NP+Q。
A.将0.2
mol·L-1
M溶液和0.2
mol·L-1
N溶液各20
mL混合
B.将0.5
mol·L-1
M溶液和0.5
mol·L-1
N溶液各50
mL混合
C.将1
mol·L-1
M溶液和1
mol·L-1
N溶液各10
mL混合,同时倒入30
mL蒸馏水
D.将1
mol·L-1
M溶液20
mL和1.2
mol·L-1
N溶液60
mL混合
反应开始时,反应速率由大到小的顺序是 。
解析:先把每种情况下混合溶液中M、N的起始浓
( http: / / www.21cnjy.com )度求出来,然后根据其浓度大小来比较化学反应速率的大小。混合后各物质的起始浓度(mol·L-1)为:
A
B
C
D
M溶液/(mol·L-1)
0.10
0.25
0.20
0.25
N溶液/(mol·L-1)
0.10
0.25
0.20
0.9
混合后浓度最大的是D,其次是B,最小的是A。所以反应开始时,反应速率由大到小的顺序为v(D)>v(B)>v(C)>v(A)。
答案:v(D)>v(B)>v(C)>v(A)
10.为了研究碳酸钙与盐酸反
( http: / / www.21cnjy.com )应的反应速率,某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积,并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)化学反应速率最快的时间段是 ,影响此时间段反应速率的主要因素是 ;
A.O~t1
B.t1~t2
C.t2~t3
D.t3~t4
(2)为了减缓上述反应速率,欲向盐酸中加入下列物质,你认为可行的有 ;
A.蒸馏水
B.NaCl固体
C.NaCl溶液
D.通入HCl
(3)若盐酸的体积是20
mL,
( http: / / www.21cnjy.com )图中CO2的体积是标准状况下的体积,则t1~t2时间段平均反应速率v(HCl)= mol·(L·min)-1。
解析:(1)曲线中斜率最大,表明反应速率最大,故t1~t2时间段反应速率最大,原因是反应放热,使反应速率增大。(2)该反应实质为CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O,故加水稀释c(H+)减小,反应速率减小,NaCl溶液中Na+、Cl-对该反应无影响,故相当于加水稀释,加NaCl固体无影响,通入HCl会使c(H+)增大,反应速率增大,故选A、C。(3)t1~t2时间段产生CO2为mol,所以v(HCl)=
mol·(L·min)-1=mol·(L·min)-1。
答案:(1)B 反应放热,使反应速率增大 (2)AC (3)
B组
1.(双选)100
mL
6
mol·L-
( http: / / www.21cnjy.com )1的硫酸与过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )
A.硫酸钠固体
B.水
C.硫酸钾溶液
D.硝酸钾溶液
解析:加入水或硫酸钾溶液都使硫酸的浓度变小,可以减缓化学反应速率。而加入硝酸钾时相当于Zn与硝酸反应,不生成氢气。
答案:BC
2.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行,下列条件的改变能使反应速率减小的是( )
A.减少碳的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,增加水蒸气的量
D.保持压强不变,充入Ne
解析:碳为固态反应物,减少碳的量,对反
( http: / / www.21cnjy.com )应速率几乎没有影响,A错。将容器体积缩小一半,压强增大,反应物浓度增大,反应速率加快,B错。保持体积不变,增加水蒸气的量,增大了水蒸气的浓度,反应速率加快,C错。保持压强不变,充入Ne,使容器体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小,D对。
答案:D
3.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积增大
A.①②
B.①③
C.②③
D.③④
解析:①中C为固态反应物,增加固体
( http: / / www.21cnjy.com )的量对反应速率无影响;②将容器的体积缩小一半,压强增大,反应速率增大;③中充入N2使体系压强增大,但容器的容积未变,参加反应的各种气体浓度不变,反应速率不变;④保持恒压,充入N2使容器体积增大,参加反应的各种气体浓度减小,反应速率减小。
答案:B
4.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验序号
初始浓度c/(mol·L-1)
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001
0
290
②
1.60
0.20
0.001
0
145
③
0.80
0.40
0.001
0
145
④
0.80
0.20
0.002
0
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
解析:从表中数据看,①④中CH3
( http: / / www.21cnjy.com )COCH3、HCl的浓度是相同的,而④中Br2的浓度比①中的大,所得结果,时间变长,即速率减小,D项错。其他选项依次找出表中两组相同的数据,看一变量对另一变量的影响即可。
答案:D
5.在2
L的密闭容器中,充有2
mol
SO2和一定量的O2发生下列反应:2SO2+O22SO3,反应进行到4
min
时,测得SO2为0.4
mol。则反应进行到2
min时,容器中SO2的物质的量为( )
A.1.6
mol
B.1.2
mol
C.大于1.6
mol
D.小于1.2
mol
解析:反应进行到4
min时,消耗SO
( http: / / www.21cnjy.com )2为2
mol-0.4
mol=1.6
mol,即平均每分钟消耗0.4
mol
SO2。若反应过程中是匀速反应,则反应进行到2
min时,消耗SO2为0.8
mol,剩余SO2为1.2
mol。实际上,化学反应速率为一段时间内的平均速率,且随着反应的进行,SO2的浓度变小,故反应速率先大后小,则在前2
min内消耗的SO2会多于0.8
mol,故此时剩余SO2会小于1.2
mol。即应选择D。
答案:D
6.加0.1
mol
MnO2粉末
( http: / / www.21cnjy.com )于50
mL过氧化氢溶液(H2O2,ρ=1.1
g·mL-1)中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)实验时放出气体的总体积是 。
(2)放出一半气体所需时间为 。
(3)反应放出体积的气体所需时间约为 。
(4)A、B、C、D各点反应速率由快到慢的顺序为 。
(5)解释反应速率变化的原因 。
解析:(1)由图像知:2H2O22H2O+O2↑,当t=4
min时,H2O2分解完全,生成V(O2)=60
mL。
(2)放出一半气体时,即V(O2)=30
mL时,t=1
min。
(3)放出体积的气体时,即V(O2)=60
mL×=45
mL时,t=2
min。
(4)因为随着反应的进行,c(H2O2)逐渐减小,反应逐渐变慢。因而反应由快到慢的顺序为D>C>B>A。
答案:(1)60
mL
(2)1
min
(3)2
min
(4)D>C>B>A
(5)随着反应的进行,c(H2O2)逐渐减小,反应逐渐变慢 第2课时 温度、催化剂对化学反应速率的影响
A组
1.在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是( )
①增大反应物的浓度 ②升高温度 ③增大压强 ④移去生成物 ⑤加入催化剂
A.①③⑤
B.②③⑤
C.②⑤
D.①③④
解析:增大反应物的浓度和增大压强,只能增
( http: / / www.21cnjy.com )大单位体积内的活化分子数,不能增大活化分子百分数,而②和⑤既能增大单位体积内的活化分子数,又能增大活化分子百分数。
答案:C
2.在影响化学反应速率的因素中,决定化学反应速率的主要因素是( )
①温度 ②浓度 ③催化剂 ④压强 ⑤反应物本身的性质
A.①②③④⑤
B.⑤
C.①②③
D.①②③④
解析:影响化学反应速率的因素有内因和外因,内因(即反应物本身的性质)是主要因素。
答案:
B
3.当浓度恒定时,A、B两种物质在不同温度下进行反应:A+3B3C。10
℃时,反应速率v(B)=0.3
mol·(L·s)-1;50
℃时,反应速率v(A)=25.6
mol·(L·s)-1。若该反应温度升高10
℃,反应速率增至原来的n倍,则n值为( )
A.4
B.3
C.3.5
D.2.5
解析:在10
℃时,v(B)=0.3
mol·(L·s)-1,等效于v(A)=0.1
mol·(L·s)-1。由10
℃至50
℃,温度升高40
℃,则0.1
mol·(L·s)-1×n4=25.6
mol·(L·s)-1,即n4=256,解得:n=4。
答案:A
4.一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1
mol·L-1降到0.07
mol·L-1时,需要15
s,那么c(HI)由0.07
mol·L-1降到0.05
mol·L-1时,所需反应的时间为( )
A.等于5
s
B.等于10
s
C.大于10
s
D.小于10
s
解析:随着反应不断进行,c(HI)逐渐减小,
( http: / / www.21cnjy.com )v(正)逐渐减小,所以,c(HI)由0.07
mol·L-1降到0.05
mol·L-1,所用时间应大于10
s。
答案:C
5.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应),升高温度对该反应产生的影响是( )
A.v(正)增大,v(逆)减小
B.v(正)减小,v(逆)增大
C.v(正)、v(逆)不同程度增大
D.v(正)、v(逆)同等程度增大
解析:升高温度,v(正)、v(逆)均增大,但正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,v(逆)增大的程度大于v(正)增大的程度。
答案:C
6.A、B在溶液中发生反应:A+BC。现将A、B两种反应物进行以下五个实验,其中①~④在20
℃时进行,⑤在40
℃时进行,实验刚开始时,反应速率由快到慢的顺序正确的是( )
①20
mL
0.2
mol·L-1
A+20
mL
0.2
mol·L-1
B
②50
mL
0.5
mol·L-1
A+50
mL
0.5
mol·L-1
B
③10
mL
1
mol·L-1
A+10
mL
1
mol·L-1
B+30
mL
H2O
④20
mL
1
mol·L-1
A+60
mL
0.4
mol·L-1
B
⑤30
mL
0.6
mol·L-1
A+30
mL
0.6
mol·L-1
B
A.②④⑤①③
B.⑤④②③①
C.④②⑤①③
D.③⑤④②①
解析:由提供数据可算出第①组A
( http: / / www.21cnjy.com )、B物质的量浓度的数值均为0.1
mol·L-1;第②组A、B物质的量浓度的数值均为0.25
mol·L-1;第③组A、B物质的量浓度的数值均为0.2
mol·L-1;第④组A物质的量浓度的数值为0.25
mol·L-1,B物质的量浓度的数值为0.3
mol·L-1;第⑤组A、B物质的量浓度的数值均为0.3
mol·L-1且温度最高,因此其物质的量浓度由大到小的顺序为⑤④②③①。
答案:B
7.反应A(s)+2B(g)2C(g)在一密闭容器中进行,当改变下列条件之一时,一定能增大反应速率的是( )
A.增加A物质的量
B.降低温度
C.压缩反应容器体积
D.消耗掉部分B物质
解析:A是固体,影响固体化学反应速率的因素是接触面积;降温使反应速率减小;消耗掉部分B物质反应速率不增大。
答案:C
8.用铁片与1
mol·L-1的稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A.对该反应体系加热
B.不用稀硫酸,改用98%硫酸
C.加入2
mol·L-1的H2SO4溶液
D.不用铁片,改用铁粉
解析:浓硫酸能使铁片钝化不产生H2。
答案:B
9.某反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
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A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析:使用催化剂,降低了反应的活化能,增加了活化分子百分数,化学反应速率增大,但不会改变反应的焓变。
答案:C
10.对于有气体参加的反应,一定能使化学反应速率加快的因素是( )
①扩大容器的容积 ②使用催化剂 ③增加反应物的物质的量 ④升高温度 ⑤缩小容积 ⑥增大容器内的压强
A.②③
B.②③④⑥
C.②④⑤
D.③④⑥
解析:对于有气体参加的反应,使用催
( http: / / www.21cnjy.com )化剂、升温、缩小体积,化学反应速率一定增大,而增加反应物的物质的量,该反应物若是固体,速率不增大,增大容器内的压强,反应物浓度不一定增大,反应速率不一定增大。
答案:C
11.某反应在催化剂的作用下按以下两步进行:第一步为X+YZ;第二步为Y+ZM+N+X。此反应的总的化学方程式是 ,反应的催化剂是 。
解析:催化剂能改变化学反应速
( http: / / www.21cnjy.com )率,且其质量和化学性质在反应前后不变,这并不等于催化剂不参加反应,事实上有的催化剂是参与化学反应的,只不过反应过程消耗的质量和生成的质量相等,因而其质量和化学性质不变,但其物理性质(如颗粒大小等)往往会改变。从题给两个反应可看出:X与Y反应生成Z,Y和Z反应转变为最终产物M、N和X,则Z为中间产物,而X开始参加反应,后又生成,所以X是催化剂。将题给两个反应相加,可得总反应式。
答案:2YM+N X
12.将一块质量为5.0
g的铝片投入盛有5
( http: / / www.21cnjy.com )00
mL
0.5
mol·L-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用下图所示的曲线来表示,回答下列问题:
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(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是 ,有关反应的化学方程式为 。
(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是 。
(3)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是 。
(4)曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是 。
答案:(1)铝片表面有Al2O3,硫酸首先与Al2O3反应 2Al2O3+6H2SO42Al2(SO4)3+6H2O
(2)氧化膜未完全反应掉,铝与硫酸接触的表面积较小
(3)反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率
(4)随着反应的进行,硫酸溶液的浓度下降
B组
1.(双选)等质量的铁与过量的盐酸在不同实
( http: / / www.21cnjy.com )验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,在根据数据所绘制得到的图中,曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)/(mol·L-1)
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
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A.4—3—2—1
B.1—2—3—4
C.3—4—2—1
D.1—2—4—3
解析:由图知,反应速率:a>b>c>d。由外
( http: / / www.21cnjy.com )界条件对反应速率的影响知,温度高、浓度大、固体表面积大,反应速率就大。故反应速率1组最小,2组稍大。由于3组温度高,但固体表面积小,4组温度低,但固体表面积大,因此,无法确定3组与4组的反应速率的大小,但均比2组大,故A、C项均可能正确。
答案:AC
2.实验室用Zn与稀硫酸反应来
( http: / / www.21cnjy.com )制取氢气,常加少量CuSO4来加快反应速率。为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,某同学设计了实验方案(见下表),将表中所给的试剂按一定体积混合后,分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应溶液(甲、乙、丙、丁)中,收集产生的气体,并记录收集相同体积的气体所需的时间。
实验试剂
甲
乙
丙
丁
4
mol·L-1
H2SO4/mL
20
V1
V2
V3
饱和CuSO4溶液/mL
0
2.5
V4
10
H2O/mL
V5
V6
8
0
收集气体所需时间/s
t1
t2
t3
t4
下列说法正确的是( )
A.t1=t2=t3=t4
B.V4=V5=10
C.V6=7.5
D.V1解析:本实验是研究CuSO4的量对生成H2速
( http: / / www.21cnjy.com )率的影响,所以应控制H2SO4的浓度不变,即硫酸体积、CuSO4溶液体积、H2O的体积之和应等于30
mL,所以甲中V5=10
mL;乙中,V1=20
mL,V6=7.5
mL;丙中,V2=20
mL,V4=2
mL;丁中V3=20
mL,C正确。
答案:C
3.“碘钟”实验中,3I-
( http: / / www.21cnjy.com )+S2+2S的反应速率可以用与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20
℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/(mol·L-1)
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2)/(mol·L-1)
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题:
(1)该实验的目的是 。
(2)显色时间t1= 。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40
℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为 (填字母)。
A.<22.0
s
B.22.0~44.0
s
C.>44.0
s
D.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是 。
解析:(2)分析所给数据,
( http: / / www.21cnjy.com )可以得出显色时间与c(I-)·c(S2)数值成反比,利用①⑤两组数据,可知两组实验中c(S2)相同,而c(I-)⑤是①的3倍,因此⑤所用显色时间是①的,即=29.3
s。
(3)在反应物起始浓度相同的条件下,温度越高,反应速率越大,则显色时间越短。
答案:(1)研究反应物I-与S2的浓
( http: / / www.21cnjy.com )度对反应速率的影响 (2)29.3
s (3)A (4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
4.以天然气为原料合成尿素的生产中,主要反应之一为:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0
请根据题目要求回答下列问题:
(1)在一定条件下,将0.05
mol
( http: / / www.21cnjy.com )CH4和0.10
mol
H2O(g)放入容积为2
L的密闭容器中,20
s时有0.01
mol
CO生成,则H2的化学反应速率为 。
(2)在其他条件不变的情况下降低温
( http: / / www.21cnjy.com )度,则逆反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);在其他条件不变的情况下增加压强,则正反应速率 。
解析:(1)由题意可知20
s时有
( http: / / www.21cnjy.com )0.01
mol
CO生成,所以v(CO)==2.5×10-4
mol·(L·s)-1,v(H2)=3v(CO)=7.5×10-4
mol·(L·s)-1。(2)可逆反应由两个反应组成(正反应、逆反应),影响化学反应速率的因素对这两个反应都适用。因此,其他条件不变时,降低温度使正、逆反应速率都减小;增大压强使正、逆反应速率都增大(反应中有气体参加)。
答案:(1)7.5×10-4
mol·(L·s)-1 (2)减小 增大
5.利用光能和光催化剂,可将
( http: / / www.21cnjy.com )CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)在0~30
h内,CH4的
( http: / / www.21cnjy.com )平均生成速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为 ;反应开始后的12
h内,在第 种催化剂的作用下,收集的CH4最多。
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。该反应的ΔH=+206
kJ·mol-1。请画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)。
解析:(1)0~30
h内,由图可知
( http: / / www.21cnjy.com ),30
h内CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,即反应速率关系为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ;前12
h在第Ⅱ种催化剂作用下收集的CH4最多。(2)由热化学方程式可知,该反应是吸热反应,即反应物的总能量小于生成物的总能量。
答案:(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ
(2)见下图:
( http: / / www.21cnjy.com )第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
A组
1.下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.单位时间内某物质的浓度变化越大,则该物质反应就越快
C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D.化学反应速率常用单位有“mol·(L·s)-1”和“mol·(L·min)-1”
答案:C
2.对于反应:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是( )
A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减小表示其反应速率
解析:固体、纯液体无浓度变化;不是可逆反应,也不能用生成物浓度的减小来表示化学反应速率。
答案:A
3.在2
L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B都是4
mol,测得10
s内A的平均速率v(A)=0.12
mol·(L·s)-1,则反应进行到10
s时容器中B的物质的量是( )
A.1.6
mol
B.2.8
mol
C.3.2
mol
D.3.6
mol
解析:10
s内v(B)=v(A)=0.04
mol·(L·s)-1,故10
s内,Δn(B)=10
s×0.04
mol·(L·s)-1×2
L=0.8
mol,因此10
s时,容器内n(B)=
4
mol-0.8
mol=3.2
mol。
答案:C
4.在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速
( http: / / www.21cnjy.com )率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系:2v(B)=3v(A),3v(C)=2v(B)。则此反应可表示为( )
A.2A+3B2C
B.A+3B2C
C.3A+B2C
D.A+BC
解析:化学反应速率之比等于化学计量数之比,A项正确。
答案:A
5.有两位同学在条件相同的情况下,测定反应:A2+3B2C2的化学反应速率。甲测得:v(A)=0.5
mol·(L·min)-1,乙测得:v(B)=1.5
mol·(L·min)-1,则这两位同学的测定结果( )
A.都正确
B.都不正确
C.甲正确,乙不正确
D.都对或都错
解析:甲、乙测出的速率之比等于化学方程式的化学计量数之比,故都正确或都不正确。
答案:D
6.2SO2+O22SO3经一段时间反应后,SO3的浓度增加了0.4
mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04
mol·(L·s)-1,则这段时间为( )
A.0.1
s
B.2.5
s
C.5
s
D.10
s
解析:该时间内SO3的浓度增加了0.4
m
( http: / / www.21cnjy.com )ol·L-1,根据化学方程式,相同时间内O2的浓度减小了0.2
mol·L-1。所以,Δt==5
s。
答案:C
7.在N2+3H22NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6
mol·L-1,在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45
mol·(L·s)-1,则此段时间是( )
A.1
s
B.2
s
C.44
s
D.1.33
s
解析:已知用H2表示的平均
( http: / / www.21cnjy.com )反应速率为0.45
mol·(L·s)-1,则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)=v(H2)=×0.45
mol·(L·s)-1=0.3
mol·(L·s)-1,Δt==2
s。
答案:B
8.(双选)已知:4NH3+5O24NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[mol·(L·min)-1]表示,则下列关系式正确的是( )
A.4v(NH3)=5v(O2)
B.5v(O2)=6v(H2O)
C.
3v(NH3)=2v(H2O)
D.4v(O2)=5v(NO)
解析:根据规律,将各选项变形,如A项变
( http: / / www.21cnjy.com )形为(而其化学计量数之比为),同理,B、C、D项也可分别变形为:,A、B均不符合题意,本题答案为C、D。
答案:CD
9.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应速率最快的是( )
A.v(D)=0.4
mol·(L·s)-1
B.v(C)=0.5
mol·(L·s)-1
C.v(B)=0.6
mol·(L·s)-1
D.v(A)=0.15
mol·(L·s)-1
解析:将反应速率都用v(D)表示,
( http: / / www.21cnjy.com )其速率分别为:B项,v(D)=0.5
mol·(L·s)-1,C项,v(D)=0.4
mol·(L·s)-1,D项,v(D)=0.3
mol·(L·s)-1,因此B项表示的反应速率最快。
答案:B
10.甲、乙两个容器内都进行A→B
( http: / / www.21cnjy.com )的反应,甲容器内每分钟减少4
mol
A,乙容器内每分钟减少2
mol
A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率( )
A.快
B.慢
C.相等
D.无法判断
解析:由化学反应速率的表达式:v(A)=,由
( http: / / www.21cnjy.com )于甲、乙两容器的体积大小未知,仅知道单位时间内A的物质的量的变化值,故不能比较两容器内反应速率的大小。
答案:D
11.将化合物A的蒸气1
mol充入0.5
L容器中加热分解:2A(g)B(g)+nC(g)。反应到3
min时,容器内A的浓度为0.8
mol·L-1,测得这段时间内,平均速率v(C)=0.6
mol·(L·min)-1,则化学反应方程式中n值为 ,v(B)= 。
解析:Δc(A)=2
mo
( http: / / www.21cnjy.com )l·L-1-0.8
mol·L-1=1.2
mol·L-1,A的化学反应速率:v(A)==0.4
mol·(L·min)-1,则v(A)∶v(C)=2∶n=0.4
mol·(L·min)-1∶0.6
mol·(L·min)-1=2∶3,故n=3。v(B)=v(A)=×0.4
mol·(L·min)-1=0.2
mol·(L·min)-1。
答案:3 0.2
mol·(L·min)-1
12.一定温度下,在密闭容器中,通入一定量的NO2发生反应:2NO22NO+O2,经2
min后,测得混合气中NO2的浓度为0.06
mol·L-1,O2的浓度为0.12
mol·L-1,且各物质的浓度不再发生变化。求:
(1)NO2的起始浓度。
(2)2
min时NO2的转化率。
(3)生成NO的反应速率。
解析:设NO2的起始浓度为a。
2NO22NO+O2
起始/(mol·L-1)
a
0
0
转化/(mol·L-1)
0.24
0.24
0.12
2
min时/(mol·L-1)
a-0.24
0.24
0.12
由题意得:a-0.24
mol·L-1=0.06
mol·L-1
所以(1)NO2的起始浓度为
a=0.06
mol·L-1+2×0.12
mol·L-1=0.3
mol·L-1
(2)α(NO2)=×100%=80%
(3)v(NO)==0.
12
mol·(L·min)-1
答案:(1)0.3
mol·L-1
(2)80%
(3)0.12
mol·(L·min)-1
B组
1.一定条件下反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一密闭容器中进行,测得平均反应速率v(C)=2v(B)。若该反应过程中气体的物质的量一直保持不变,则m、n、p、q的数值可以是( )
A.2、6、3、5
B.3、1、2、2
C.3、1、2、1
D.1、3、2、2
解析:v(C)=2v(B),则物质C的化学计量数为物质B的2倍,可排除A、D。又因为反应前后气体物质的量不变,因此答案只能选B项。
答案:B
2.在一定温度下,向一个
( http: / / www.21cnjy.com )2
L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1
mol
N2和3
mol
H2,经过一段时间后,测得容器内压强是起始时的。在此时间内H2的平均反应速率为0.1
mol·(L·min)-1,则经过时间为( )
A.2
min
B.3
min
C.4
min
D.5
min
解析:设转化的N2为x
N2+3H22NH3
起始/mol
1
3
0
转化/mol
x
3x
2x
剩余/mol
1-x
3-3x
2x
由题意得:=0.9
x=0.2
mol
v(H2)==0.1
mol·(L·min)-1
t=3
min
答案:B
3.化学反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。反应H2+Cl22HCl的化学反应速率可表示为v=k·cm(H2)·cn(Cl2),式中k为常数,m、n值可用下表中数据确定。
c(H2)/(mol·L-1)
c(Cl2)/(mol·L-1)
v/[mol·(L·s)-1]
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
由此可推得,m、n值正确的是( )
A.m=1、n=1
B.m=、n=
C.m=、n=1
D.m=1、n=
解析:由表中第一、二行数据知,c(Cl
( http: / / www.21cnjy.com )2)相同时,v与c(H2)成正比,故m=1;由表中第二、三行数据知,c(H2)相同时,v与(Cl2)成正比,故n=。
答案:D
4.为了提高煤的利用率,人们先把煤转化
( http: / / www.21cnjy.com )为CO和H2,再将它们转化为甲醇,某实验人员在一定温度下的密闭容器中,充入一定量的H2和CO,发生反应:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),测定的部分实验数据如下:
t/s
0
500
1
000
c(H2)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.48
c(CO)/(mol·L-1)
2.50
(1)在500
s内用H2表示的化学反应速率是 。
(2)在1
000
s内用CO表示的化学反应速率是 ,1
000
s时CO的转化率是 。
(3)在500
s时生成的甲醇的浓度是 。
解析:(1)在500
s内,v(H2)==2.96×10-3
mol·(L·s)-1。
(2)在1
000
s时反应的H2
( http: / / www.21cnjy.com )的浓度是Δc(H2)=5.00
mol·L-1-2.48
mol·L-1=2.52
mol·L-1,则反应了的CO的浓度是:Δc(CO)=Δc(H2)=1.26
mol·L-1,
用CO表示此段时间的平均速率为:
v(CO)==1.26×10-3
mol·(L·s)-1。
CO的转化率为×100%=50.4%。
(3)在500
s时反应了的H2的浓度为
( http: / / www.21cnjy.com )Δc(H2)=1.48
mol·L-1,则生成的CH3OH的浓度为Δc(CH3OH)=Δc(H2)=0.74
mol·L-1。
答案:(1)2.96×10-3
mol·(L·s)-1
(2)1.26×10-3
mol·(L·s)-1 50.4%
(3)0.74
mol·L-1 第4课时 化学平衡常数
A组
1.化学平衡常数可以用K来表示,下列关于化学平衡常数的说法中正确的是( )
A.K越大,反应物的转化率越小
B.K与反应物的浓度有关
C.K与生成物的浓度有关
D.K与温度有关
解析:K越大,反应物的转化率越大;一个确定的化学反应,其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。
答案:D
2.某温度时,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K=50。在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1应为( )
A.2
500
B.100
C.4×10-4
D.2×10-2
解析:K=,K1=,K1==4×10-4。
答案:C
3.将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中,发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并达到平衡;保持温度不变,再充入相同体积的SO3(g),达到新平衡后,与原平衡相比,下列值减小的是( )
A.平均相对分子质量
B.SO3(g)的转化率
C.
D.
解析:本题可采取等效平衡法分析,假设在
( http: / / www.21cnjy.com )原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板),保持温度不变,向增加的容器中充入相同体积的SO3(g),则可建立与原平衡一样的平衡,此时A、B、C、D各项的值均不变,然后抽掉隔板,将容器压缩至原容器大小,则压强增大,平衡逆向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大;SO3(g)的转化率减小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,则增大;可看作该反应的平衡常数的倒数,而平衡常数只与温度有关,则不发生变化。
答案:B
4.在淀粉-KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示:
t/℃
5
15
25
35
50
K
1
100
841
689
533
409
下列说法正确的是( )
A.反应I2(aq)+I-(aq)(aq)的ΔH>0
B.其他条件不变,升高温度,溶液中c()减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25
℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K大于689
解析:根据题中提供的数据知温度升高,平衡常
( http: / / www.21cnjy.com )数减小,则平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,故正反应为放热反应,ΔH<0,A选项错;其他条件不变,升高温度,平衡向逆反应方向移动,溶液中c()减小,B选项正确;该反应的平衡常数表达式为K=,C选项错;平衡常数只与温度有关,25
℃时,向溶液中加入少量KI固体,虽然平衡向正方向移动,但平衡常数不变,D选项错。
答案:B
5.某温度下,向容积为1
L的密闭反应器中充入0.10
mol
SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )
A.8.0×102
B.1.6×103
C.3.2×103
D.4.0×102
解析: 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)
起始(mol)
0.10
0
0
平衡(mol)
0.10-2x
2x
x
×100%=20% x=0.01
mol
K=
所以逆反应的平衡常数为1
600,B正确。
答案:B
6.在一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2
mol
SO2和1
mol
O2发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不发生改变的是( )
A.保持温度和容器体积不变,充入1
mol
SO3(g)
B.保持温度和容器压强不变,充入1
mol
SO3(g)
C.保持温度和容器压强不变,充入1
mol
O2(g)
D.保持温度和容器压强不变,充入1
mol
Ar(g)
解析:A项,恒温恒容时充入1
( http: / / www.21cnjy.com )mol
SO3(g),瞬间c(SO3)增大,此时平衡就向着减弱这个改变的方向移动,即逆向移动,但新平衡时c(SO3)仍比旧平衡时c(SO3)大,故A错。B项,恒温恒压时充入1
mol
SO3(g),达到平衡后刚好形成在恒温恒压下的等效平衡,所以c(SO3)不变,故B正确。C项,恒温恒压时充入1
mol
O2(g),则c(O2)一定增大,平衡右移,使c(SO2)减小,平衡发生移动,故C错。D项,恒温恒压充入1
mol
Ar(g),容器体积增大,平衡逆向移动,c(SO3)减小,故D错。
答案:B
7.汽车尾气净化中的一个反应如下:
NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)
ΔH=-373.4
kJ·mol-1
在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
解析:该反应为化学计量数减小的放
( http: / / www.21cnjy.com )热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A选项错误;同理升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B选项错误;平衡常数只与温度有关,与物质的量无关,C选项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D选项错误。
答案:C
8.两个恒容容器中分别发生反应A(g)2B(g)和2A(g)C(g),平衡时A的转化率分别为α1和α2。在温度不变的情况下,均增加A的物质的量,下列判断正确的是( )
A.α1、α2均减小
B.α1、α2均增大
C.α1减小,α2增大
D.α1增大,α2减小
解析:假设将加入的A放在一个大小合适的容器中,让其建立的平衡与原来的平衡等效。然后将两个容器压缩,平衡发生移动,建立新平衡。对于A(g)2B(g),加压,平衡左移,A的转化率减小;对于2A(g)C(g),加压,平衡右移,A的转化率增大。故C正确。
答案:C
9.在容积可变的密闭容器中,2
mol
N2
( http: / / www.21cnjy.com )和8
mol
H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A.5%
B.10%
C.15%
D.20%
解析: N2+3H22NH3
起始物质的量/mol
2
8
0
转化物质的量/mol
2
平衡物质的量/mol
6
平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%。
答案:C
10.X、Y、Z三种气体,取X和Y按1∶1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2,则Y的转化率最接近于( )
A.33%
B.40%
C.50%
D.66%
解析: X(g) + 2Y(g) 2Z(g)
起始物质的量:
n
mol
n
mol
0
转化物质的量:
x
mol
2x
mol
2x
mol
平衡物质的量:
(n-x)
mol
(n-2x)
mol
2x
mol
,x=n。
所以Y的转化率为×100%=66.7%。
答案:D
11.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
根据图示回答下列问题:
(1)将2.0
mol
SO2和1
( http: / / www.21cnjy.com ).0
mol
O2置于10
L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10
MPa。该反应的平衡常数等于 。
(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) (填“>”“<”或“=”)K(B)。
解析:(1) 2SO2+O22SO3
起始浓度(mol·L-1)
0
平衡浓度(mol·L-1)
0.04
0.02
0.16
K==800
(2)平衡状态由A变到B时,条件的改变是增大压强,温度没有变化,所以平衡常数不变,K(A)=K(B)。
答案:(1)800 (2)=
12.(Ⅰ)已知在448
℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ;反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3为 。
(Ⅱ)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)的关系如下表所示:
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)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(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(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(5)在800
℃时,发生上述反应,某一时刻
( http: / / www.21cnjy.com )测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2
mol·L-1,c(H2)为1.5
mol·L-1,c(CO)为1
mol·L-1,c(H2O)为3
mol·L-1,则下一时刻,反应将 (填“正向”或“逆向”)进行。
解析:(Ⅰ)第2个反应与第1个反应互为逆反应
( http: / / www.21cnjy.com ),平衡常数互为倒数关系,第3个反应的化学计量数与第1个相比,缩小为一半,平衡常数也会发生变化,得K3=。
(Ⅱ)通过表中K和t的关系可知,温度越高
( http: / / www.21cnjy.com ),K值越大,反应正向进行的程度越大,说明正向反应为吸热反应。当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1,此时温度由表中数据可知为830
℃。判断反应进行的方向时,可根据Q与K的大小关系判断,此时刻下,Q==1>0.9,所以反应向逆反应方向进行。
答案:(Ⅰ) 7
(Ⅱ)(1) (2)吸热 (3)BC (4)830 (5)逆向
B组
1.在一定条件下,向密闭容器中充入30
mL
CO和20
mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )
A.平衡后CO的体积分数为40%
B.平衡后CO的转化率为25%
C.平衡后水的转化率为50%
D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24
解析:设达到平衡时,反应掉CO的体积为x。
CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始:
30
mL
20
mL
0
0
变化:
x
x
x
x
平衡:
30
mL-x
20
mL-x
x
x
由题意知:20
mL-x=x,故x=10
mL
故平衡后CO的体积分数为×100%=40%,CO的转化率为×100%≈33.3%,H2O的转化率为×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为=24。
答案:B
2.某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/(mol·L-1)
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/(mol·L-1)
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%
B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012
mol·L-1
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
解析:由三段式:
H2 + CO2 H2O+CO
甲始态/(mol·L-1):
0.010
0.010
0
0
甲反应/(mol·L-1):
x
x
x
x
甲终态/(mol·L-1):
0.010-x
0.010-x
x
x
,所以x=0.006,甲中H2的转化率为6
( http: / / www.21cnjy.com )0%,乙相当于在甲的基础上又充入了H2,CO2的转化率增大,A项正确;丙相当于在甲的基础上加压,平衡不移动,丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004
mol·L-1,B项正确、C项错误;B、C项也可以用三段式来求解。由浓度可知D项正确。
答案:C
3.某温度下,在一个2
L的密闭容器中,加入4
mol
A和2
mol
B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C( )+2D( )。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6
mol
C,且反应前后的压强之比为5∶4(相同的温度下测量),则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,B的平衡转化率是35%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增加C,B的平衡转化率不变
解析:平衡时容器内混合气体总的物质的量为(4
mol+2
mol)×=4.8
mol,生成C的物质的量为1.6
mol,则:
3A(g)+2B(g)4C( )+2D( )
初始量
4
mol
2
mol
0
0
转化量
1.2
mol
0.8
mol
1.6
mol
0.8
mol
平衡量
2.8
mol
1.2
mol
1.6
mol
0.8
mol
分析可知D为气体,C为固体
( http: / / www.21cnjy.com )或液体,该反应的化学平衡常数表达式是K=,A项错;平衡时B的转化率是×100%=40%,B项错;增大该体系的压强,平衡向右移动,由于温度不变,故化学平衡常数不变,C项错;由于C为固体或液体,增加C对平衡没有影响,B的平衡转化率不变,D项正确。
答案:D
4.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1
000
1
150
1
300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH 0(填“>”“<”或“=”);
(2)在一个容积为10
L的密闭容器中,1
( http: / / www.21cnjy.com )000
℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0
mol,反应经过10
min
后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)= 、CO的平衡转化率= ;
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是 。
A.减少Fe的量
B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2
D.提高反应温度
E.减小容器的容积
F.加入合适的催化剂
解析:(1)注意物质的状态,随着温度升高K逐渐减小,所以此反应是放热反应。
(2)由三段式:
Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
始态/(mol·L-1):
0.1
0.1
终态/(mol·L-1):
0.1-x
0.1+x
反应/(mol·L-1):
x
x
温度为1
000
℃,所以K==4.0,所以x=0.06,v(CO2)==0.006
mol·(L·min)-1。
(3)Fe2O3、Fe均是固体,改变
( http: / / www.21cnjy.com )Fe、Fe2O3的量不影响反应速率和化学平衡,故A、B项反应速率、化学平衡均不改变;C项移出部分CO2,平衡右移,正确;D项此反应为放热反应,升高温度,平衡左移,错误;E项减小容器容积,相当于加压,平衡不移动,错误;F项催化剂只影响化学反应速率,对平衡移动无影响,错误。
答案:(1) <
(2)0.006
mol·(L·min)-1 60%
(3)C
5.在一定温度下,向一个5
L的密闭容器中通入2
mol
N2和8
mol
H2及固体催化剂,使之反应。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2
kJ·mol-1,平衡时容器内气体压强为起始时的80%。
(1)计算平衡时容器内NH3的体积分数为 ,该温度下反应的平衡常数为 。
(2)加入2
mol
N2和8
mol
H2,达到平衡时,放出热量为 (填序号)。
A.大于92.2
kJ
B.等于92.2
kJ
C.小于92.2
kJ
D.可能大于或小于或等于92.2
kJ
(3)在相同容器中,降低温度,通入2
mol
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NH3和1
mol
H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数是否为25%,下列判断正确的是 (填序号)。
A.一定等于25%
B.一定大于25%
C.一定小于25%
D.可能大于或小于或等于25%
解析:(1)平衡时容器内混合气体总的物质的量为(2
mol+8
mol)×80%=8
mol,则:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
初始量
2
mol
8
mol
0
转化量
x
3x
2x
平衡量
2
mol-x
8
mol-3x
2x
(2
mol-x)+(8
mol-3x)+2
( http: / / www.21cnjy.com )x=8
mol,x=1
mol。平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为1
mol、5
mol、2
mol,浓度分别为0.2
mol·L-1、1
mol·L-1、0.4
mol·L-1。氨气的体积分数即物质的量分数为×100%=25%;K==0.8。
(2)因反应生成的NH3为2
mol,根据热化学方程式的意义可知,放出的热量为92.2
kJ。
(3)通入2
mol
NH3和1
mol
( http: / / www.21cnjy.com )H2与相同条件下通入1
mol
N2和4
mol
H2建立的平衡等效。在相同温度下,若在2.5
L容器中,通入2
mol
NH3和1
mol
H2达到平衡时NH3的体积分数为25%,然后将体积扩大到5
L,平衡左移,NH3的体积分数小于25%,又因降低温度,平衡右移,则NH3的体积分数增大,因降温幅度大小不同,NH3的体积分数不能确定。
答案:(1)25% 0.8 (2)B (3)D 第3课时 温度、催化剂对化学平衡移动的影响
A组
( http: / / www.21cnjy.com )
1.如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0
D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
解析:根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。
答案:D
2.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体
( http: / / www.21cnjy.com )并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅,下列叙述正确的是( )
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A.2NO2N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶(1)中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D.烧瓶(3)中气体的压强增大
解析:2NO2N2O4,NO2为红棕色气体,N2O4为无色气体。(1)中红棕色变深说明平衡左移,平均相对分子质量减小,而CaO和水反应放热,则该反应为放热反应,A选项对,C选项错;(3)中红棕色变浅,说明平衡右移,而正反应为放热反应,则证明NH4Cl溶于水要吸收热量,平衡右移时,气体的物质的量减小,压强减小,B、D选项均错。
答案:A
3.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.缩小体积
D.增大体积
解析:由于该反应是等体积反应,缩小体积,平衡不移动,但能缩短达到平衡所用时间。
答案:C
4.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:一般来说,有两种及两种以上反应物的可
( http: / / www.21cnjy.com )逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但本身的转化率降低,故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应,故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间,并不能使该平衡发生移动,因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应,降低温度能使平衡向右移动,从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率,改变可逆反应达到平衡的时间,不能提高CO的转化率。
答案:B
5.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析:本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入“惰性”气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g)(ΔH2>0)向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A不正确;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入“惰性”气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。
答案:A
6.可逆反应aX(g)+bY(g)cZ(g)在一定温度下的密闭容器内达到平衡后,t0时改变某一外界条件,化学反应速率(v)—时间(t)图像如图所示。则下列说法中正确的是( )
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A.若a+b=c,则t0时只能是增大了容器的压强
B.若a+b=c,则t0时只能是加入了催化剂
C.若a+b≠c,则t0时只能是增大了容器的压强
D.若a+b≠c,则t0时只能是加入了催化剂
解析:若a+b=c,则t0时增大容器的
( http: / / www.21cnjy.com )压强或使用催化剂,A、B项错误;若a+b≠c,则t0时增大容器的压强,平衡必定会移动,而图像明显没有移动,只能是加入催化剂,故D项正确,C项错误。
答案:D
7.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件。化学反应速率与反应时间关系如图。下列说法中正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3(g)
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C.维持温度不变,t1时扩大反应体系体积
D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
解析:A选项,温度、体积不变,只是加入三氧化硫,逆反应速率加大,但正反应速率起点应该不变。故错误。
B选项,升高体系温度,正逆速率都变大,而且最后平衡会向逆反应方向移动,故错误。
C选项,温度不变,扩大反应体系体积,两者反应速率都应该降低,而且平衡会向逆反应方向移动。故错误。
D选项,温度、压强不变,只是充入三
( http: / / www.21cnjy.com )氧化硫,充入后,体积变大,正逆速率都应该降低,但由于压强不变三氧化硫浓度变大,所以三氧化硫的总速率还是增大的。即逆反应速率增大。而且最后压强不变,所以平衡没有移动。故正确。
答案:D
8.在一固定容积的密闭容器中进行如下反应:N2+3H22NH3 ΔH<0,在一定温度下反应达到平衡状态,若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍,下列叙述正确的是( )
A.化学平衡不发生移动
B.化学平衡向正反应方向移动
C.化学平衡向逆反应方向移动
D.正反应速率增大,逆反应速率减小
解析:容积固定,各物质浓度增大2倍,相当于将容器容积缩小为原容器的一半,对该反应而言,平衡应正反应方向移动。
答案:B
9.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的
( http: / / www.21cnjy.com )重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍关注,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1
L的密闭容器中,充入1
mol
CO2和3
mol
H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0
kJ·mol-1
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)
mol·L-1·min-1。
(2)H2的转化率为 。
(3)下列措施中能使增大的是 。
A.升高温度
B.充入He,使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.使用催化剂
E.缩小容器体积
解析:(1)v(H2)=3v(CO2)=3×=0.225
mol·L-1·min-1。
(2)α(H2)=×100%=75%。
(3)A项,升温,平衡左移
( http: / / www.21cnjy.com )减小。B项充入He,平衡不移动,不变。C项,分离出H2O(g),平衡右移,增大。D项,使用催化剂,平衡不移动,不变。E项,缩小容器体积,平衡右移,增大。
答案:(1)0.225 (2)75% (3)C、E
10.在容积不同的密闭容器内,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并分别在t
s时测定其中NH3的体积分数,绘图如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)A、B、C、D、E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是 。
(2)此可逆反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)AC段的曲线是增函数,CE段曲线是减函数,试从反应速率和平衡角度说明理由: 。
解析:由图判断可知,C点是第一
( http: / / www.21cnjy.com )个平衡点,则A、B两点尚未达到平衡状态。C点以后,随温度升高,NH3百分含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
答案:(1)A、B
(2)放热
(3)AC:反应开始v(正)>v(逆),反应向右进行生成NH3;CE:已达平衡,升温使平衡左移,NH3的体积分数减小
B组
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<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,下列分析正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解析:A项,图Ⅰ改变的条
( http: / / www.21cnjy.com )件应是缩小容器体积。B项,由于同等程度地加快正、逆反应速率,所以加入的应是催化剂。C项,由于平衡发生了移动,所以加入的不是催化剂。改变的应是温度,且乙的温度大于甲的。
答案:B
2.在A+BC(正反应是放热反应)的反应中,如图所示,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
解析:因为正反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,且平衡向吸热反应的方向移动,即向逆反应方向移动,所以v(逆)>v(正)。
答案:B
3.可逆反应:A2( )+B2( )2AB( ),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如下图,下列叙述正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0
B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0
C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
解析:由图可知压强相等时,升高温度,AB的物
( http: / / www.21cnjy.com )质的量减少,可知温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3开始温度不变,压强增大,AB的物质的量减少,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是体积减小的方向,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种为非气体,不能同时为气体。
答案:B
4.体积完全相同的两个容器A和B
( http: / / www.21cnjy.com ),已知A装有SO2和O2各1
g,B装有SO2和O2各2
g,在相同温度下反应达到平衡时A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是( )
A.a%>b%
B.a%=b%
C.a%D.2a%=b%
解析:本题考查了勒夏特列原理的应用。容器发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。要比较A、B两容器中SO2转化率,可以对B容器的反应过程进行如下虚拟设计:
即先将B容器中的体积扩大一倍,使状态Ⅱ
( http: / / www.21cnjy.com )与A容器达到等效平衡(状态Ⅱ相当于两个独立的容器A),两者SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,平衡向体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)的转化率。而B容器先扩大体积再压缩回原状,转化率是相同的,所以a%答案:C
5.在一个体积为2
L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)反应在1
min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2
g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)= 。
(2)反应进行至2
min时,若
( http: / / www.21cnjy.com )只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3
min时再次达到平衡,则ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)5
min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是
(填写编号)。
A.v(正)先增大后减小
B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小
D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态: 。
解析:(1)由Fe生成FeO,固体质量增加3.2
g,说明生成FeO
0.2
mol,v(CO2)==0.1
mol·L-1·min-1。
答案:(1)0.1
mol·L-1·min-1
(2)> (3)C b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变;或固体总质量保持不变第三节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
A组
1.下列各组两个反应互为可逆反应的是( )
①2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑
②H2SO4(浓)+2HBr2H2O+Br2+SO2↑与Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4
③2NO2N2O4与N2O42NO2
④2SO2+O22SO3与2SO32SO2+O2
A.①②
B.②③
C.③④
D.②④
解析:可逆反应必须是在同一条件下同时向两个方向进行的反应。
答案:C
2.已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
解析:不管是吸热反应还是
( http: / / www.21cnjy.com )放热反应,温度升高,正、逆反应速率均增大,温度降低,正、逆反应速率均减小,A项错。催化剂可同等程度地提高正、逆反应速率。
答案:A
3.一定温度下,对可逆反应A(g)+2B(g)3C(g)的下列叙述中,能说明反应已达到平衡的是( )
A.C生成的速率与C分解的速率相等
B.单位时间内消耗a
mol
A,同时生成3a
mol
C
C.容器内的压强不再变化
D.混合气体的物质的量不再变化
解析:单位时间内消耗a
mol
( http: / / www.21cnjy.com )
A,同时生成3a
mol
C,同为正反应方向,不能说明反应达到平衡状态;反应前后气体体积不变,故容器内的压强和混合气体的物质的量始终不变。
答案:A
4.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,不能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
解析:A项中正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等时,不符合化学式前的化学计量数之比,所以不能说明已达到平衡状态。
答案:A
5.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1
mol
Y的同时生成2
mol
X
解析:X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时,才能说明反应达到平衡状态。故C项反应未达到平衡状态。
答案:C
6.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C
(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是( )
A.混合气体的压强
B.混合气体的平均相对分子质量
C.A的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
解析:因反应前后气体分子数不变
( http: / / www.21cnjy.com ),故无论反应是否平衡,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;A为固态,其物质的量浓度为常数;若反应正向移动,混合气体的质量增加,则混合气体的平均相对分子质量变大,反之变小,故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。
答案:B
7.在一定条件下体积不变的密闭容器中,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成2n
mol
A,同时生成n
mol
D
B.容器内压强不随时间而变化
C.单位时间内生成n
mol
B,同时消耗1.5n
mol
C
D.容器内混合气体密度不随时间而变化
解析:单位时间内生成2n
mol
( http: / / www.21cnjy.com )A,同时生成n
mol
D,则v(正)=v(逆),反应达平衡状态;单位时间内生成n
mol
B,同时消耗1.5n
mol
C,都是表示逆反应速率,不能判断反应是否达平衡状态;因为反应前后气体总体积不变,不论反应开始进行,还是达到平衡,体系的压强始终不变,故压强不能作为判定依据;该反应是一个气态反应,在恒容条件下,无论起始还是达到平衡,混合气体的密度始终不变,故密度也不能作为判定依据。
答案:A
8.下列说法中,可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
C.3个H—H键形成的同时,有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
解析:B项,都指的是正反应速率;C项,都指的是逆反应速率;D项,都指的是正反应速率。
答案:A
9.对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成x
mol
NO的同时,消耗x
mol
NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)
解析:由题意知,任意状态时v正(O2)∶
( http: / / www.21cnjy.com )v正(NO)=5∶4,达平衡时v正(NO)=v逆(NO),故A项正确;生成NO和消耗NH3都表示正反应速率,B项错;平衡时增大容器体积,各物质的浓度都减小,所以正、逆反应速率都减小,C项错;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项错。
答案:A
10.在密闭容器中进行反应:X2(g)+3Y2(g)2Z(g),X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2
mol·L-1、0.6
mol·L-1、0.4
mol·L-1,当平衡时,下列数据肯定不正确的是( )
A.X2为0.4
mol·L-1,Y2为1.2
mol·L-1
B.Y2为1.0
mol·L-1
C.X2为0.3
mol·L-1,Z为0.2
mol·L-1
D.Z为0.6
mol·L-1
答案:A
11.在2
L密闭容器内,800
℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)下图中表示NO2的变化的曲线是 。
用O2表示从0~2
s内该反应的平均速率v= 。
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v(NO2)=2v(O2)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(NO)=2v正(O2)
D.容器内密度保持不变
解析:该反应达到平衡时,n(NO
( http: / / www.21cnjy.com ))=0.007
mol,此时n(NO2)=0.013
mol,其浓度变化量为0.006
5
mol·L-1,所以表示NO2的变化曲线是b;0~2
s内v(NO)==0.003
mol·(L·s)-1,则v(O2)=v(NO)=×0.003
mol·(L·s)-1=1.5×10-3
mol·(L·s)-1。
(2)中A表示的是同一方向的速率,在任何时候都成立,而D中容器的体积及气体的总质量都不变,气体的密度也始终不变。
答案:(1)b 1.5×10-3
mol·(L·s)-1
(2)BC
B组
1.一定温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意正整数时,下列状态:
①体系的压强不再发生变化
②体系的密度不再发生变化
③各组分的物质的量浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
其中,一定能说明反应已达到平衡的是( )
A.③④
B.②③④
C.①②③④
D.①②③④⑤
解析:若m+n=p+q时,反应过程中,
( http: / / www.21cnjy.com )体系压强始终不变,①不符合要求;ρ=,m总、V总不变,则体系密度在反应过程中始终不变,故②也不符合要求;反应过程中,反应速率始终满足v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,故⑤不符合要求,只有③④能说明反应已达平衡。
答案:A
2.如图中的曲线是表示其他条件一定时,2NO+O22NO2(该反应放热)反应中NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的点是( )
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A.a点
B.b点
C.c点
D.d点
解析:此坐标的纵轴表示的是NO的转化率,
( http: / / www.21cnjy.com )横轴表示温度,曲线上的任一点都表示在此温度下达到平衡状态时对应的转化率,从c点作纵轴的平行线与曲线交于一点,这表示若想达到c点对应温度的平衡状态,需要转化更多的NO,表示c点未达到平衡状态,即v(正)>v(逆)(反应向正反应方向进行)。
答案:C
3.已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,现将1
mol
N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
解析:B项,对于一个特定反应
( http: / / www.21cnjy.com ),ΔH固定不变,不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据;C项,在t1时刻,2v正(N2O4)=v逆(NO2)反应达到平衡状态。
答案:B
4.在一定条件下,将3
mol
A和1
mol
B两种气体混合于固定容积为2
L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2
min末该反应达到平衡,生成0.8
mol
D,并测得C的浓度为0.2
mol·L-1。下列判断错误的是( )
A.x=1
B.2
min内A的反应速率为0.3
mol·(L·min)-1
C.B的转化率为50%
D.若混合气体的平均相对分子质量不变,则表明该反应达到平衡状态
解析:设B转化的物质的量为a
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)
起始(mol)
3
1
0
0
转化
3a
a
xa
2a
平衡
3-3a
1-a
xa
2a
由题意得:2a=0.8
( http: / / www.21cnjy.com )mol a=0.4
mol =0.2
mol·L-1 x=1,A正确。B项,v(A)==0.3
mol·L-1·min-1。C项,α(B)=×100%=40%。D项,由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变,所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态。
答案:C
5.698
K时,向V
L的密闭容器中充入2
mol
H2(g)和2
mol
I2(g),发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5
kJ·mol-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答下列问题:
(1)V= 。
(2)该反应达到最大限度的时间是 ,该时间内平均反应速率v(HI)= 。
(3)该反应达到平衡状态时, (填“吸收”或“放出”)的热量为 。
解析:(1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1
mol·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2
mol,所以V=2。
(2)由图知反应达到最大限度即达到化学平衡的时间为5
s,v(HI)==0.316
mol·(L·s)-1。
(3)可逆反应从正反应开始达到化学平衡,所以放出热量。
由反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5
kJ·mol-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58
mol·L-1×2
L=3.16
mol,所以放出的热量为×3.16
mol=41.87
kJ。
答案:(1)2 (2)5
s 0.316
mol·(L·s)-1
(3)放出 41.87
kJ
6.(1)在一定条件下,可逆反应达到平衡状态的本质特征是 ,下列关系中能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是 。
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)
D.v正(N2)=3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中,可逆
( http: / / www.21cnjy.com )反应达到平衡状态时,一些宏观物理量恒定不变:a.各物质的浓度不变,b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变,c.容器内气体压强不变,d.容器内气体密度不变,e.容器内气体颜色不变。
①能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有 ;
②能说明反应H2(g)+I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有 ;
③能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有 。
解析:(2)由于在恒容条件下发生反应,
( http: / / www.21cnjy.com )反应①②③在反应前后气体的质量不变,因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态。反应②是一个气体体积不变的反应,反应前后气体的压强保持不变,也不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态。①中无有色气体,因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态。
答案:(1)正反应速率与逆反应速率相等 C
(2)①abc ②abe ③abce 第2课时 浓度、压强对化学平衡移动的影响
A组
1.可确认发生了化学平衡移动的是( )
A.化学反应速率发生了改变
B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后,改变了压强
C.某一条件的改变,使正、逆反应速率不再相等
D.可逆反应达到平衡,使用了催化剂
解析:本题考查了化学平衡移动
( http: / / www.21cnjy.com )的实质。化学平衡移动的实质是正逆反应速率不相等。A中速率发生了改变,但可能正、逆反应速率同等程度地改变,使两者速率再次相等;对于气体体积相等的反应,压强的改变对正、逆反应速率的影响相同;D中催化剂同等程度地改变了正、逆反应速率。
答案:C
2.对处于化学平衡的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动
解析:化学平衡移动的根本原因是速率发生改变后v'(正)≠v'(逆)。
答案:B
3.压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是( )
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
D.C(s)+CO2(g)2CO(g)
解析:对于反应前后气体分子数目不变的反应,改变压强对平衡无影响。
答案:A
4.在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.物质A的转化率减小
C.物质B的质量分数增大
D.a>b
解析:温度不变,体积扩大一倍,
( http: / / www.21cnjy.com )压强减小,若平衡不移动,则B的浓度应为原来的50%,而实际为60%,说明平衡向正反应方向移动了。则A的转化率增大、B的质量分数增大、正反应方向是气体体积增大的方向,即a答案:C
5.某温度下,密闭容器中发生反应aX(g)bY(g)+cZ(g),达到平衡后,保持温度不变,将容器的容积压缩到原来容积的一半,当达到新平衡时,物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍。则下列叙述正确的是( )
A.可逆反应的化学方程式的化学计量数:a>b+c
B.压缩容器的容积时,v(正)增大,v(逆)减小
C.达到新平衡时,物质X的转化率减小
D.达到新平衡时,混合物中Z的质量分数增大
解析:温度不变,体积减小一半,压强增
( http: / / www.21cnjy.com )大,若平衡不移动,则物质Y和Z的浓度为原来的2倍,而实际为1.8倍,所以平衡向逆反应方向移动,由此可判断C项正确。
答案:C
6.某温度下,将2
mol
A和3
mol
B充入一密闭的容器中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5
min后达到平衡。已知各物质的平衡浓度关系为ca(A)·c(B)=c(C)·c(D),若温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则B的转化率为( )
A.40%
B.60%
C.24%
D.4%
解析:达到平衡后扩大容器体积,A的转化率不发生变化,证明平衡不移动,可推知该反应前后气体体积相等,即a=1,设反应容器的体积为1
L。
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
起始浓度(mol·L-1)
2
3
0
0
转化浓度(mol·L-1)
x
x
x
x
平衡浓度(mol·L-1)
2-x
3-x
x
x
则有(2-x)(3-x)=x2,解得:x=1.2,B的转化率为×100%=40%。
答案:A
7.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是( )
①已达到平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),当增加反应物物质的量时,平衡一定向正反应方向移动 ②已达到平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高 ③有气体参加的反应达到平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动 ④有气体参加的反应达到平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④
B.①②③
C.②③④
D.①②③④
解析:增加C(s)的物质的量,由于
( http: / / www.21cnjy.com )浓度未变,平衡不移动,①错;对于多种物质参加的可逆反应,增大某一反应物的浓度,平衡右移,其他物质的转化率增大,而此物质的转化率降低,②错;对于有气体参加的可逆反应,缩小容器体积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,③错;在恒压容器中充入“惰性”气体,各物质浓度减小,若是非等体积反应,则平衡会发生移动,④错。
答案:D
8.现有三个体积相等的定容密闭容器,都进行下列反应:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)。反应所处的温度相同,但起始浓度不同,其中起始时各物质的物质的量如下表:
CO2
H2
H2O
CO
甲
a
mol
a
mol
0
0
乙
a
mol
2a
mol
0
0
丙
a
mol
a
mol
a
mol
0
达到平衡时,CO的物质的量由大到小的顺序是( )
A.甲>乙>丙
B.甲>丙>乙
C.乙>丙>甲
D.乙>甲>丙
解析:将乙、丙都和甲对比,即将甲作为参照物
( http: / / www.21cnjy.com )。乙和甲对比,增加了H2的浓度,平衡正向移动,乙中生成的CO的物质的量大于甲中生成的CO的物质的量;丙和甲对比,增加了生成物H2O(g)的浓度,促使平衡向逆方向移动,这样丙中CO的物质的量将小于甲中CO的物质的量。
答案:D
9.对于可逆反应:X(s)+2Y(g)2Z(g),下列叙述不正确的是( )
A.达到平衡时v正(Y)=v逆(Z)
B.平衡后,若再充入Y,X的转化率增大
C.平衡后,若增大压强,Z的体积分数增大
D.平衡后,若保持温度和容器内压强不变,充入氦气,平衡不移动
解析:选项A,v正(Y)=v逆(Z
( http: / / www.21cnjy.com )),说明Y的反应量等于Z的反应量,反应处于平衡状态。选项B,再充入Y时,Y的浓度增大,有利于X的转化,X的转化率增大。选项C,增大压强平衡不移动,Z的体积分数不变。选项D,恒温恒压下,充入He,平衡不移动。
答案:C
10.对已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)2Z(g),减小压强时,对反应产生的影响是
( )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
解析:减小压强,体积增大,反应物和生成
( http: / / www.21cnjy.com )物的浓度均降低,则正、逆反应速率都减小。减小压强,平衡向体积增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,则v(逆)>v(正),即趋势相同,但程度不同。
答案:C
11.反应mA(g)+nB(g)pC(g)在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表所示:
压强/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/(mol·L-1)
0.08
0.20
0.44
分析表中数据,回答:
(1)当压强从2×105
Pa增
( http: / / www.21cnjy.com )加到5×105
Pa时,平衡 (填“向左”“向右”或“不”)移动,理由是 。
(2)当压强从5×105
Pa增加到
( http: / / www.21cnjy.com )1×106
Pa时,该反应的化学平衡 移动,判断的依据是 ,可能的原因是 。
答案:(1)不 当p增大2.5倍时,c(A)增大2.5倍,说明平衡没有移动,即m+n=p
(2)向左 当p增大2倍时,c(A)却增加了2.2倍,说明平衡向生成A的方向移动 增大压强时,B转化为液态或固态
B组
1.温度为T
℃,压强为1.01×106
Pa条件下,某密闭容器中发生下列反应A(g)+aB( )4C(g),达到化学平衡时测得c(A)=0.2
mol·L-1;压缩容器使压强增大到2.02×106
Pa,第二次达到平衡时,测得c(A)=0.36
mol·L-1;若继续压缩容器,使压强增大到5.05×106
Pa,第三次达到平衡时,测得c(A)=1.1
mol·L-1;则下列有关说法不正确的是( )
A.第二次平衡时B为气态
B.a>3
C.第一次平衡后增大压强平衡向左移动
D.第三次达到平衡时B可能为非气态
解析:由第一次加压可知c(
( http: / / www.21cnjy.com )A)由0.2
mol·L-1变为0.36
mol·L-1,说明压强增大,平衡向正反应方向移动,则正方向为气体体积减小的方向,故B为气体,a>3。故C说法错误;压强增大到5.05×106
Pa时,则体积减小到原来的,若平衡不发生移动,则c(A)=1.0
mol·L-1,但事实上,c(A)=1.1
mol·L-1,说明平衡向逆反应方向移动了,若B为气体则a<3,或B不是气体。
答案:C
2.可逆反应mA(s)+nB(g)pC(g)在一定条件下达到平衡后,改变压强,B的体积分数φ(B)与压强的关系如图所示,有关叙述正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.m+nB.n>p
C.X点时v(正)>v(逆)
D.X点比Y点的正反应速率快
解析:加压,平衡逆向移动,说明n( http: / / www.21cnjy.com )B的质量分数要减小,平衡正向移动,v(正)>v(逆);Y点压强大于X的压强,所以X点比Y点的正反应速率慢。
答案:C
3.下图为一带可移动隔板的密闭容器,某
( http: / / www.21cnjy.com )温度下,左、右两侧反应均达到平衡,此时隔板处于容器中央。若保持温度不变,向左侧容器中充入一定量的H2,下列说法正确的是( )
A.两侧平衡均向正反应方向移动
B.左侧平衡向逆反应方向移动
C.右侧平衡向逆反应方向移动
D.两侧平衡均向逆反应方向移动
解析:左侧充入一定量的氢气,增大了反应物的
( http: / / www.21cnjy.com )浓度,平衡正向移动,但新平衡的气体的物质的量增加了。右侧等效于增大压强,平衡向着体积缩小的方向移动。
答案:A
4.如图,关闭活塞K,向A中充入1
mol
X、1
mol
Y,向B中充入2
mol
X、2
mol
Y,此时A的容积是a
L,B的容积是2a
L。在相同温度和催化剂存在的条件下,使两容器中各自发生下述反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g) ΔH<0。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为1.4a
L。下列说法错误的是( )
A.反应速率:v(B)>v(A)
B.A容器中X的转化率为80%
C.若打开K,则A的体积变为2.6a
L
D.平衡时Y的体积分数:A解析:A项,由于B中反应物浓度大于A,所以v(B)>v(A)。B项,
X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
起始(mol)
1
1
0
0
转化(mol)
b
b
2b
b
平衡(mol)
1-b
1-b
2b
b
由题意得:=1.4
b=0.8
mol
所以α(X)=×100%=80%
C项,若打开K,整个体系中与A的百分含量一样
( http: / / www.21cnjy.com )。设总体积为m,则 m=4.2a
L。所以A的体积应变为4.2a
L-2a
L=2.2a
L。D项,由于B中压强大,平衡左移,所以B中Y的体积分数大。
答案:C
5.对于A( )+2B(g)nC(g)在一定条件下达到平衡后,改变下列条件,请回答:
(1)c(A)的增减,平衡不移动,则A为 态。
(2)增压,平衡不移动,当n=2时,A的状态为 ;当n=3时,A的状态为 。
(3)若A为固体,增大压强,C的浓度减小,则 。
解析:(1)增加或减少A的浓度,平衡不移动,则A为固态或液态。
(2)增压平衡不移动,当n=2时,A的状态为固态或液态,n=3时A的状态为气态。
(3)若A为固体,增大压强,C的浓度减小,说明平衡逆向移动,则n≥3。
答案:(1)固或液 (2)固或液态 气态 (3)n≥3
6.在10
℃和4×105
Pa的条件下,当反应aA(g)dD(g)+eE(g)建立平衡后,维持温度不变,容器容积可变,逐步增大体系的压强,在不同压强下该反应建立平衡后,物质D的浓度见下表(在增大压强的过程中无其他副反应发生):
压强/Pa
4×105
6×105
1×106
2×106
0.085
0.126
0.200
0.440
(1)压强从4×105
Pa增加到6×
( http: / / www.21cnjy.com )105
Pa时平衡应向 (填“正”或“逆”)反应方向移动,理由是 。
(2)压强从1×106
( http: / / www.21cnjy.com )Pa
增加到2×106
Pa时,平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动。此时平衡向该方向移动的两个必要条件是① ,② 。
解析:压强从4×105
Pa增加到6×
( http: / / www.21cnjy.com )105
Pa时,由于容器体积缩小,D的浓度应增加到×0.085
mol·L-1=0.127
5
mol·L-1,平衡时D的浓度小于0.127
5
mol·L-1,所以平衡向逆反应方向移动,aPa
增加到2×106
Pa时,D的浓度应增加到0.4
mol·L-1,平衡时D的浓度大于0.4
mol·L-1,说明加压平衡向正反应方向移动,正反应又变成了气体体积减小的反应,这与(1)的结论矛盾,唯一合理的解释是加大压强使气体E转变为液体或固体了。
答案:(1)逆 加压时生成物D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数
(2)正 ①a>d ②生成物E在该条件下的状态为非气态第四节 化学反应进行的方向
A组
1.许多反应在特定条件下都能自发进行。下列过程中不能自发进行的是( )
A.自由落体
B.热量由低温物体向高温物体传递
C.汽油挥发
D.气体从高密度处向低密度处扩散
解析:自然界中,自由落体、热量由高温物体向低温物体传递、汽油挥发、气体从高密度处向低密度处扩散都是自发过程,其逆过程都是非自发的。
答案:B
2.实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是( )
A.所有的放热反应都是自发进行的
B.所有的自发反应都是放热的
C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素
D.焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素
解析:多数能自发进行的反应都是
( http: / / www.21cnjy.com )放热反应,并不是所有自发进行的反应都是放热反应,既然说“多数”,必定存在特例,所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素,但不是唯一因素”。
答案:C
3.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g) ΔH=+163
kJ·mol-1
B.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s) ΔH=-127
kJ·mol-1
C.HgO(s)Hg(l)+O2(g) ΔH=+91
kJ·mol-1
D.H2O2(l)O2(g)+H2O(l) ΔH=-98
kJ·mol-1
解析:对于A项,ΔH>0,Δ
( http: / / www.21cnjy.com )S<0,ΔH-TΔS>0,即任何温度下,反应都不能自发进行;对于B项,ΔH<0,ΔS<0,在较低温度下,ΔH-TΔS<0,即反应温度不能过高;对于C项,ΔH>0,ΔS>0,若使反应自发进行,即ΔH-TΔS<0,必须升高温度,即反应只有在较高温度时能自发进行;对于D项,ΔH<0,ΔS>0,在任何温度下,ΔH-TΔS<0,即在任何温度下反应均能自发进行。
答案:D
4.能用能量判据判断下列过程方向的是( )
A.水总是自发地由高处往低处流
B.放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行
C.有序排列的火柴散落时成为无序排列
D.多次洗牌以后,扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大
解析:水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向;吸热反应也可以自发进行,例如,在25
℃和1.01×105
Pa时,(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9
kJ·mol-1,不难看出,上述反应是吸热反应,又是熵增的反应,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的;有序排列的火柴散落时成为无序排列,有趋向于最大混乱度的倾向,属于熵判据;扑克牌的无序排列也属于熵判据。
答案:A
5.(双选)下列变化中,ΔS<0的是( )
A.-10
℃液态水结冰
B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C.干冰(CO2)的升华
D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
解析:气体液化、液体凝固是体系混乱度减小的过
( http: / / www.21cnjy.com )程,故A项ΔS<0;B项中两种气体反应转化为固体,体系ΔS<0;固体溶解、气体扩散和固体熔化、升华均为体系混乱度增加的过程,故C项ΔS>0;D项中CaCO3固体分解有气体生成为熵增过程,ΔS>0。
答案:AB
6.如下图所示,在图(1)中A、B两容器里
( http: / / www.21cnjy.com )分别收集着两种互不作用的理想气体。压强不变,若将中间活塞打开[如图(2)],两种气体分子立即都占满了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
理想气体的自发混合
A.此过程是从混乱度小的向混乱度大的变化过程,即熵增加的过程
B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
C.此过程从有序到无序,混乱度增大
D.只有在一定温度下,此过程是自发进行的
解析:两种互不作用的理想气体的等压混合,是一个不伴随能量变化的过程,但是一个熵增加的过程,所以在任何温度下都是自发的过程。
答案:D
7.25
℃、101
kPa条件下,反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.7
kJ·mol-1能自发进行的原因是( )
A.吸热反应
B.放热反应
C.熵减小的反应
D.熵增加效应大于热效应
解析:反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.7
kJ·mol-1,焓变大于0,但从熵增加看该反应自发进行,原因是熵增加效应大于热效应。D项正确。
答案:D
8.某反应:AB+C在室温下不能自发进行,在高温下能自发进行,对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是( )
A.ΔH<0、ΔS<0
B.ΔH>0、ΔS<0
C.ΔH<0、ΔS>0
D.ΔH>0、ΔS>0
解析:由题意知,该反应在室温下
( http: / / www.21cnjy.com )不能自发反应,根据复合判据,即ΔH-T低ΔS>0(1),而高温下能自发进行,即ΔH-T高ΔS<0(2),综合(1)(2)可确定ΔH>0,ΔS>0。
答案:D
9.判断下列反应的熵值的变化,在每小题后面的横线上填上“增加”“减小”或“无明显变化”。
(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l) 。
(2)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) 。
(3)(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) 。
(4)Cu(s)+Cl2(g)CuCl2(s) 。
(5)将少量KNO3晶体溶解在水中 。
解析:判断熵值变化的依据是同温同压下,气态熵值>液态熵值>固态熵值,状态都是气态时,看物质的量的多少,物质的量越多,熵值越大。故(1)减小,(2)无明显变化,(3)增加,(4)减小。(5)KNO3溶于水时KNO3K++N,自由移动离子数目增多,因此熵值增加。
答案:(1)减小 (2)无明显变化 (3)增加 (4)减小 (5)增加
10.有A、B、C、D
4个反应:
反应
A
B
C
D
ΔH/(kJ·mol-1)
10.5
1.80
-126
-11.7
ΔS/(J·mol-1·K-1)
30.0
-113.0
84.0
-105.0
则在任何温度都能自发进行的反应是 ;任
( http: / / www.21cnjy.com )何温度都不能自发进行的反应是 ;另两个反应中,在温度高于 时可自发进行的反应是 ,在温度低于 时可自发进行的反应是 。
解析:将表中数据代入公式ΔG=ΔH-TΔS;当ΔG<0时,反应可自发进行,当ΔG>0时,反应不可自发进行。
答案:C B 77
℃ A -161.6
℃ D
B组
1.下列说法正确的是( )
A.若某自发反应的ΔS>0,则该反应一定有ΔH<0
B.NH4HCO3(s)NH3
(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57
kJ·mol-1,能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向
解析:自发反应必有ΔH-TΔS<0,当ΔS>
( http: / / www.21cnjy.com )0时,ΔH<0或ΔH>0都可能,A选项错;吸热的自发反应一定是熵增大的,B选项正确;应将焓变和熵变综合起来即利用复合判据进行判断,C选项错;使用催化剂只能降低反应的活化能,加快化学反应速率,但不能改变反应的方向,D选项错。
答案:B
2.下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是( )
A.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的
B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的
C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
D.熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的
解析:ΔH<0,ΔS>0的
( http: / / www.21cnjy.com )反应一定能自发进行;ΔH>0,ΔS<0的反应一定不能自发进行;ΔH>0,ΔS>0的反应,高温下能自发进行,低温下不能自发进行;ΔH<0,ΔS<0的反应,低温下能自发进行,高温下不能自发进行。
答案:A
3.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等),是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,反应原理:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。在298
K、101
kPa下,ΔH=-113
kJ·mol-1、ΔS=-145
J·mol-1·K-1。下列说法中错误的是( )
A.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.该反应常温下不能自发进行,因此需要高温和催化剂
C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂只是加快反应的速率
D.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
解析:该反应是放热反应,反应物总能量高于生成
( http: / / www.21cnjy.com )物的总能量,A项正确;常温下,ΔH-TΔS=-113
kJ·mol-1-298
K×(-145
J·mol-1·K-1)×10-3kJ·J-1<0,故常温下该反应可自发进行,高温和催化剂只是加快反应速率,B项错误,C项正确;CO和NO均会与血红蛋白结合而使人中毒,D项正确。
答案:B
4.已知:若一个可逆反应的正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980
K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980
K时,估计ΔH-TΔS 0(填“大于”“小于”或“等于”,下同);当体系温度高于980
K时,估计ΔH-TΔS 0。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15
K)=-94.0
kJ·mol-1,ΔS(298.15
K)=-75.8
J·mol-1·K-1。设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度是 。
解析:(1)C(s)+CO2(g)2CO(g)为吸热反应,ΔH>0,则2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0。又该反应ΔS<0,则当T<980
K时,ΔH-TΔS<0;T>980
K时,ΔH-TΔS>0。(2)由题给信息,要使反应能自发进行,需有ΔH-TΔS<0,即-94.0
kJ·mol-1-T×(-75.8
J·mol-1·K-1)×10-3
kJ·J-1<0,则T<=1.24×103
K。
答案:(1)小于 大于 (2)小于1
240
K
5.氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步,不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法,进行了前赴后继的探索性工作。请回答下列问题:
用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应,化学方程式如下:N2+3H22NH3。已知,在常温下,1
g
H2完全转化为NH3,放出的热量为15.4
kJ。
(1)请写出该反应的热化学方程式 。
(2)如果一个反应的ΔH-TΔS<
( http: / / www.21cnjy.com )0,则该反应能够自发进行。已知该反应的ΔS=-198.2
J·mol-1·K-1。请判断上述氨气的合成反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
解析:ΔH-TΔS=-92.4
kJ·mol-1-298
K×(-0.198
2
kJ·mol-1·K-1)<0,所以可以自发进行。
答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4
kJ·mol-1
(2)能第二章测评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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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(H2O
( http: / / www.21cnjy.com )2)==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( )
( http: / / www.21cnjy.com )
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>T
( http: / / www.21cnjy.com )2,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(
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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( http: / / www.21cnjy.com )
解析:由表中数据分析,每隔10
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com ),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
( http: / / www.21cnjy.com )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。
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回答下列问题:
(1)反应的ΔH 0
( http: / / www.21cnjy.com )(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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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:
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(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
℃、6
( http: / / www.21cnjy.com )0.0
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,
( http: / / www.21cnjy.com )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。
( http: / / www.21cnjy.com )
图1
( http: / / www.21cnjy.com )
图2
(5)上述流程图中,使合成氨放出的
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com ),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)
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(5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用