名称 | 【课堂新坐标】2016-2017学年高中化学鲁教版选修4(课件+学业分层测评) 第2章 化学反应的方向、限度与速率 (13份打包) | | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 9.4MB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 鲁科版 | ||
科目 | 化学 | ||
更新时间 | 2017-01-21 15:00:31 |
【答案】 A
8.在容积一定的密闭容器中,可逆反应A(g)+B(g)xC(g),有如图所示的关系曲线,下列判断正确的是( )
A.p3>p4,y轴表示A的转化率
B.p3>p4,y轴表示混合气体的密度
C.p3>p4,y轴表示B的质量分数
D.p3>p4,y轴表示混合气体的平均摩尔质量
【解析】 从a、b线特点看,b线先建立平衡p3>p1,高压下C%更大,压强增大利于向正反应进行,则x<2,x=1;从b、c线看b先建立平衡T1>T3,低温下C%更大,该反应是放热反应。第二个图中y轴的特点随温度升高而降低,而混合气体密度是不变的,B错;B的质量分数随温度升高而增大,C错;A的转化率随压强增大而增大,则p3>p4,A正确;混合气体的平均摩尔质量随压强增大而增大,则p3>p4,D错。
【答案】 A
9.现有反应:mA(g)+nB(g)?pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则:
【导学号:05310071】
(1)该反应的逆反应为________反应(填“吸热”或“放热”),且m+n________p(填“>”“=”“<”)。
(2)减压使容器体积增大时,A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(3)若加入B(维持体积不变),则A的转化率________。
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将________。
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量________。
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色________;而维持容器内压强不变,充入氖气后,再次建立平衡时与原平衡相比,气体混合物颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”)。
【解析】 (1)反应:mA(g)+nB(g)?pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大,正反应为吸热反应,逆反应为放热反应;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,说明平衡逆向移动,得到m+n>p。
(3)加入一种反应物,会提高另外一种反应物的转化率,若加入B(维持体积不变),则A的转化率增大。
(4)若升高温度,平衡将向正反应方向移动,则平衡时B、C的浓度之比将减小。
(5)若加入催化剂,只改变化学反应速率,不使平衡发生移动,平衡时气体混合物的总物质的量保持不变。
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变),平衡向逆反应方向移动,混合物颜色加深;而维持容器内压强不变,充入氖气后,体积变大,颜色变浅,虽平衡向逆反应方向移动,来减弱这种改变,但再次建立平衡时与原平衡相比,气体混合物颜色变浅。
【答案】 (1)放热 > (2)增大 (3)增大 (4)减小 (5)不变 (6)变深 变浅
10.在一定条件下,SO2与O2发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
(1)该反应的平衡常数表达式K=________。
(2)降低温度,该反应K________,SO2转化率________,化学反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变)。
(3)600
℃时,在一密闭容器中,将SO2和O2混合,反应过程中SO2、O2、SO3的物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是________。
(4)据图判断,反应进行至20
min时,曲线发生变化的原因是__________________________________________________________。
【解析】 (2)由于正反应是放热反应,降温时平衡正向移动,c(SO3)增大,c(O2)、c(SO2)均减小,故K增大,SO2的转化率增大,但正、逆反应速率均减小;(3)各组分浓度不再随时间改变的点就是平衡点,从图像上可以看出,共有两处:15
min~20
min和25
min~30
min;(4)反应进行至20
min时,SO2的物质的量逐渐减小,SO3的物质的量逐渐增大,O2的物质的量突然增大,说明此时增大了O2的物质的量,使平衡向右移动。
【答案】 (1)
(2)增大 增大 减小
(3)15
min~20
min,25
min~30
min
(4)增大了O2的物质的量
11.一定条件下,在体积为3
L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
根据题意完成下列各题:
(1)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)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的,下列有关该体系的说法正确的是________。
a.氢气的浓度减少
b.反应物浓度减小,生成物浓度增大
c.甲醇的物质的量增加
d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(3)作为催化剂的Cu2O也可以被CO还原,为维持Cu2O的量不变,常向反应体系中通入少量CO2,试用文字和化学方程式加以解释_________________
_________________________________________________________________。
【解析】 (1)K=,升高温度,甲醇的物质的量减小,平衡左移,说明正向是放热反应,K值减小。
(2)压缩体积,增大压强,反应物、生成物浓度均会增大,由于压强增大,平衡正向移动,反应物浓度会比2倍少一些。
(3)Cu2O+CO?2Cu+CO2,Cu2O会减少,通入少量CO2,会抑制Cu2O与CO的反应。
【答案】 (1) 减小
(2)c
(3)Cu2O+CO2Cu+CO2通入少量CO2可抑制Cu2O与CO反应,防止Cu2O因反应而减少
[能力提升]
12.电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):Cr2O(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )
【导学号:05310072】
【解析】 该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,A正确;随着pH的增大,即氢离子浓度逐渐减小,平衡正向移动,Cr2O的转化率逐渐增大,B不正确;升高温度正反应速率增大,C不正确,随着Pb2+物质的量浓度的增大平衡正向移动,Cr2O的物质的量减小,D不正确。
【答案】 A
13.(2013·山东高考)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下( )
A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变
B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变
C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变
D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变
【解析】 分析题给化学反应的特点,包括反应前后化学计量数的关系、ΔH的正负等,再结合化学平衡原理及原电池知识分析热量的变化。
A项,加入催化剂,改变了反应物和生成物的活化能,从而改变反应的途径,但反应的ΔH只与反应物、生成物的总能量有关,并不发生改变。B项,该反应前后气体的总物质的量不变,改变压强,平衡不发生移动,因此反应放出的热量不变。C项,升高温度,反应速率加快,平衡逆向移动,反应放出的热量减少。D项,原电池反应中,化学能主要转化为电能,因此反应放出的热量将减少。
【答案】 B
14.在一定条件下进行如下反应:aX(g)+bY(g)cZ(g)。如图是不同温度下反应达到平衡时,反应混合物中Z的体积分数和压强关系示意图。
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:K=________。随着温度的升高,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。当反应物起始浓度相同时,平衡常数K值越大,表明________(填序号)。
A.X的转化率越高
B.反应进行得越完全
C.达到平衡时X的浓度越大
D.化学反应速率越快
(2)如图所示,相同温度下,在甲、乙两容器中各投入
1
mol
X、2
mol
Y和适量催化剂,甲、乙两容器的初始
体积均为1
L。甲、乙容器达到平衡所用的时间:甲________乙(填“>”“<”或“=”下同),平衡时X和Y的转化率:甲________乙。
【解析】 由图像知:增大压强,Z%增大,平衡右移,则a+b>c,升高温度,Z%减小,平衡左移,正反应放热。
(1)K=,升温K值减小;K值越大,反应进行的越完全,X的转化率越高。
(2)根据图示可知甲为恒容反应容器,乙为恒压反应容器,随着反应的进行,气体物质的量减小,故乙相当于在甲的基础上加压,反应速率加快,达平衡所需时间缩短,平衡右移,反应物转化率增大。
【答案】 (1)K= 减小 AB (2)> <(共58张PPT)
知识点一
学业分层测评
知识点二
知识点三
浓
度、
压
强
对
反
应
速
率
的
影
响
反应速率
浓度
温度
催化剂
越快
提高
降低
浓度
加快
减慢
几乎没有影响
温
度、
催
化
剂
对
化
学
反
应
速
率
的
影
响
加快
减慢
2~4
能量之差
能量
速
率—
时
间
图
像
学业分层测评(十二)
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知识点
知识点(②
学习目标导航
知识点(岛
W目(共9张PPT)
章末综合测评(二)
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W目
升高温度,化学平衡向④
变方向移动
度降低温度,化学平衡向⑤
方向移动
若Q下,化学平衡向⑥
平
度变移动
衡
度魔/Q>下,化学平衡向⑦
动的外因
移动
增大压强,平衡向气体物质
化学
图_计量数⑧的方向移动
蟲减小压强,平衡向气体物质
化学
计量数
的方向移动
表达式:对于一般反应nA(g)
B(g==i
C(g)+i
D(g),K
化学
平衡
常数
影响因素:只与②
有关
平衡
反应物A的平衡转化率tA)
转化
率
化学
逆反应,条件一定,以正)=逆)
平衡
各组分浓度不变
状态学业分层测评(八) 化学反应的方向
(建议用时:45分钟)
[学业达标]
1.关于自发反应的叙述正确的是
( )
A.常温下的自发反应一定是不需要条件就能自发的反应,因此氮气和氢气合成氨气的反应在常温下不能自动发生
B.常温下自然界发生的任何反应都是自发反应,光合作用是自发反应
C.电解水在通常状况下是非自发反应,因此水在任何条件下生成氢气和氧气均为非自发反应
D.某个反应是放热、熵减小的反应,该反应一定能自发进行
【解析】 A项错误,自发不自发是反应进行的趋势,反应条件是对反应的启动,氮气和氢气的反应在常温下能自动发生,但速率太慢,通常采用升温或使用催化剂的途径改变反应速率;B项正确,常温下已发生是自发的最好证明;C项错误,自发是有条件的,水在低温下变为氢气和氧气是非自发的,在高温下可能是自发的;D项错误,放热和熵增均有利于反应自发。
【答案】 B
2.(2016·东营高二质检)已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是( )
【导学号:05310052】
A.2Na(s)+Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0
B.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0
C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)===2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) ΔH>0
D.2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s) ΔH<0
【答案】 C
3.能用能量判据判断下列过程的方向的是
( )
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,扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
【解析】 A项,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;B项,吸热反应也可以自发进行,如在25
℃和1.01×105
Pa时,2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7
kJ·mol-1,(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9
kJ·mol-1,不难看出,上述两个反应都是吸热反应,又都是熵增的反应,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的;C项,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;D项,扑克牌的无序排列也属于熵判据。
【答案】 A
4.水的三态的熵值的大小关系正确的是
( )
A.S(s)>S(l)>S(g)
B.S(l)>S(s)>S(g)
C.S(g)>S(l)>S(s)
D.S(g)>S(s)>S(l)
【解析】 同一物质的熵值与其聚集状态有关。
【答案】 C
5.下列过程属于熵减小的是( )
【导学号:05310053】
A.固体的溶解过程
B.气体扩散过程
C.液态水变为水蒸气
D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
【答案】 D
6.下列反应一定不能自发进行的是( )
A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)
ΔH=-78.03
kJ·mol-1
ΔS=494.4
J·mol-1·K-1
B.CO(g)===C(s,石墨)+O2(g)
ΔH=+110.5
kJ·mol-1
ΔS=-89.36
J·mol-1·K-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH=-444.3
kJ·mol-1
ΔS=-280.1
J·mol-1·K-1
D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
ΔH=+37.301
kJ·mol-1
ΔS=184.0
J·mol-1·K-1
【解析】 将题中各反应的ΔH、ΔS代入ΔH-TΔS,可知A在任意温度可自发进行,C、D在一定温度能自发进行;而B中ΔH-TΔS在任意温度时都大于零,所以B反应一定不能自发进行。
【答案】 B
7.(2016·枣庄高二质检)对于反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH=-444.3
kJ·mol-1 ΔS=-280.1
J·mol-1·K-1。在常温、常压下反应能自发进行,对反应的方向起决定性作用的是( )
A.熵变
B.温度
C.压强
D.焓变
【答案】 D
8.下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )
【导学号:05310054】
A.CO(g)===C(s)+O2(g)
B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
D.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)
【解析】 熵减小的化学反应高温不利于自发进行。
【答案】 A
9.判断下列过程熵变的正负(填“>0”或“<0”)。
(1)少量蔗糖溶于水中,ΔS________。
(2)双氧水分解生成水和氧气,ΔS________。
(3)液态水蒸发变成水蒸气,ΔS________。
(4)NaHCO3固体加热分解,ΔS________。
【答案】 (1)>0 (2)>0 (3)>0 (4)>0
10.在化学反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH=Q
kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)Q________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)熵变ΔS________0(填“>”、“<”或“=”);
(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
【解析】 根据图像可知,该反应是放热反应,故Q<0。根据反应特点可知,该反应是熵增加的反应,据此可知该反应能自发进行。
【答案】 (1)< (2)> (3)能
11.在冶金工业中,常以C作为还原剂,如温度高于980
K时,氧化产物以CO为主,低于980
K时以CO2为主。
【导学号:05310055】
(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(选填“大于”、“小于”或“等于”);当体系温度高于980
K时,该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
(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不随温度变化而变化,则此反应自发进行的温度是________。
【解析】 (1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应,ΔH>0,则2CO(g)??CO2(g)+C(s)为放热反应,温度低于980
K时以CO2为主,说明反应自发向右进行,则当T<980
K时ΔH-TΔS<0;T>980
K时ΔH-TΔS>0,该反应不能自发进行。
(2)由题给信息,要使反应能自发进行,须有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 不能 (2)小于1
240
K
[能力提升]
12.反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)在高温下自发向右进行,若反应|ΔH|=17
kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17
kJ·mol-1,则下列正确的是( )
A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0
B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0
C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0
D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0
【解析】 反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g) ΔS>0,高温下自发向右进行,则ΔH-TΔS<0,即ΔH-TΔS=-17
kJ·mol-1,故ΔH=17
kJ·mol-1,即ΔH>0。
【答案】 A
13.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知:
①Sn(s,白)+2HCl(aq)===SnCl2(aq)+H2(g)+ΔH1
②Sn(s,灰)+2HCl(aq)===SnCl2(aq)+H2(g)+ΔH2
③Sn(s,灰)
Sn(s,白)
ΔH3=+2.1
kJ·mol-1
下列说法正确的是
( )
A.ΔH1>ΔH2
B.锡在常温下以灰锡状态存在
C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D.锡制器皿长期处于低于13.2
℃的环境中,会自行毁坏
【解析】 由反应③ΔH3=+2.1
kJ·mol-1>0说明Sn(s,灰)的能量低于Sn(s,白)的能量,推出反应①放出的热量大于反应②放出的热量,则ΔH1<ΔH2(ΔH为负值),A错误;从反应条件看大于13.2
℃时反应向正反应进行,此时Sn(s,白)稳定,常温是20
℃应该是以白锡状态存在,B错误;由反应③ΔH3=+2.1
kJ·mol-1>0说明灰锡转化为白锡的反应是吸热反应,C错误;小于13.2
℃时反应向逆反应进行,Sn(s,灰)稳定。锡制器皿是白锡,若长期处于低于13.2
℃的环境中,会转化为Sn(s,灰)而自行毁坏,D正确。
【答案】 D
14.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。所查资料信息如下:
①酸性:H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难,碲与氢气不能直接化合
③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图
请回答下列问题:
(1)H2与硫化合的反应________热量(填“放出”或“吸收”);
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0,请解释为什么Te和H2不能直接化合:_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________;
(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是________(填序号)。
【解析】 H2与硫化合的反应ΔH<0,放出热量;H2Te分解反应的ΔS>0,Te与H2反应的ΔS<0,又ΔH>0,所以Te与H2化合的ΔH-TΔS>0,不能自发进行。
【答案】 (1)放出
(2)因为化合时ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行
(3)①②③(共33张PPT)
知识点
学业分层测评
化
学
反
应
的
方
向
外部力量
方向性
放热
吸热
唯一因素
混乱度
S
J·mol-1·K-1
越大
>
>
>
越大
>
反应产物总熵
反应物总熵
正值
增加
正值
增加
负值
减小
增加
减小
ΔH-TΔS
<
=
>
温度
压强
ΔH-TΔS<0
平衡
可能性
实际发生
学业分层测评(八)
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第2章化学反应的方向、限度与速率
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知识点
W目学业分层测评(十三) 化学反应条件的优化——工业合成氨
(建议用时:45分钟)
[学业达标]
1.合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如下:
关于合成氨工业的说法中不正确的是( )
A.混合气进行循环利用遵循绿色化学思想
B.合成氨反应须在低温下进行
C.对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率
D.使用催化剂可以提高反应的速率,但是不能使平衡向正反应方向移动
【解析】 低温虽然有利于平衡正向移动,但低温会导致反应速率降低,不利于提高生产效率,答案选B。
【答案】 B
2.在合成氨工业中,为增加NH3的日产量,下列措施与平衡移动无关的是( )
A.不断将氨分离出来
B.使用催化剂
C.采用700
K左右的高温而不是900
K的高温
D.采用2×107~5×107Pa的压强
【解析】 把氨分离出来是减小生成物浓度,有利于平衡右移;合成氨反应是放热反应,相对较低温度(700
K)利于反应向右进行,同时该反应是气体物质的量减小的反应,尽可能采取高压利于正反应,A、C、D都符合平衡移动原理,而使用催化剂仅是为增大反应速率,与平衡无关。
【答案】 B
3.(2016·聊城高二质检)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
( )
【导学号:05310091】
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】 选项A,该反应为反应前后气体分子数相等的反应,压强对CO的转化率无影响;选项B,该反应为放热反应,降低温度有利于化学平衡向右移动,提高CO的转化率;增大CO的浓度会降低CO的转化率;选项D,更换催化剂不能使化学平衡发生移动。
【答案】 B
4.有关合成氨工业的说法中,正确的是
( )
A.从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低
B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率较高
C.合成氨工业的反应温度控制在700
K左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是2×107
Pa~5×107
Pa,因为该压强下铁的活性最大
【解析】 合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时,原料的转化率并不高,但生成的NH3分离出后,再将未反应的N2、H2循环利用,这样处理后,可使氨的产率较高,A错误,B正确;合成氨工业选择700
K左右的温度,主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑,合成氨的反应是放热反应,低温才有利于平衡向正反应方向移动,C错误;不论从反应速率还是化学平衡考虑,高压更有利于合成氨,但压强太大,对设备、动力的要求更高,因此选择20
MPa~50
MPa,D错误。
【答案】 B
5.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是( )
A.达到平衡后加入N2,当重新达到平衡时,NH3的浓度比原平衡的大,N2的浓度比原平衡的小
B.达到平衡后,升高温度,既加快了正、逆反应速率,又提高了NH3的产率
C.达到平衡后,缩小容器体积,既有利于加快正、逆反应速率,又有利于提高氢气的转化率
D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间,是因为正反应速率增大了,而逆反应速率减小了
【解析】 达到平衡后,加入N2,平衡将向正反应方向移动,达到新平衡后,NH3的浓度会增大,而N2的浓度不会减小;达到平衡后,升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡向逆反应方向移动,不利于NH3的生成;达到平衡后,缩小容器体积即增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,有利于提高H2的转化率;加入催化剂,能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短反应达到平衡的时间。
【答案】 C
6.接触法制硫酸工艺中,其主要反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在450
℃并有催化剂存在条件下建立平衡,为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是( )
【导学号:05310092】
A.及时分离出SO3气体
B.选择高效的催化剂
C.适当升高温度
D.增大O2的浓度
【解析】 增大O2的浓度可加速反应的进行,并使平衡向正反应方向移动。
【答案】 D
7.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,673
K、30
MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.点a的正反应速率比点b的小
B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D.其他条件不变,773
K下反应至t1时刻,n(H2)比图中d点的值大
【解析】 a点的反应物浓度大于b点,所以反应速率a更快;c点的时候各种物质的浓度仍在变化,并没有达到平衡;而d、e两点时达到平衡,浓度不再变化;升高温度,平衡逆向移动,氢气的浓度变大。
【答案】 D
8.将a
L
NH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为b
L(气体体积均在同温同压下测定)。该b
L气体中NH3的体积分数是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】 铁触媒既可以催化氨的合成反应,也能够催化氨的分解反应:N2+3H22NH3
2NH3N2+3H2 ΔV
2
1 3
2
可见,分解的氨的体积:(b-a)L,则剩余氨的体积:a
L-(b-a)L=(2a-b)L,该b
L气体中NH3的体积分数是。
【答案】 C
9.在密闭容器内,使1
mol
N2
3
mol
H2混合发生下列反应:3H2+N22NH3 ΔH<0。
【导学号:05310093】
(1)合成氨时选择500
℃高温的目的是_________________________
__________________________________________________________________。
(2)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是______。
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持体积不变,平衡将________移动。
(4)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将________移动,反应速率将________。
(5)当达到平衡时,充入N2并保持压强不变,平衡将________移动。
(6)当达到平衡时,保持体积不变,升高温度时,混合气体的平均相对分子质量________(选填“增大”“减小”或“不变”,后同),密度________。
【解析】 合成氨时选择500
℃高温可以加快反应速率,而且工业上用的催化剂在该温度时活性最大;因为初始和转化的N2和H2的浓度比都是1∶3,所以当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是1∶3;平衡时保持体积不变,充入氩气平衡不移动;保持压强不变充入氩气,容器体积变大,反应速率将变小,平衡逆向移动;充入N2并保持压强不变,平衡将正向移动;保持体积不变,升高温度时,平衡逆向移动,混合气体的质量不变,总物质的量变大,平均相对分子质量变小,密度不变。
【答案】 (1)加快反应速率,工业上用的催化剂在该温度时活性最大
(2)1∶3 (3)不 (4)逆向 变小
(5)正向 (6)减小 不变
10.工业合成氨N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示,据图回答下列问题:
(1)该反应通常用活性铁作催化剂,加活性铁会使图中B点________(填“升高”或“降低”),理由是____________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)该反应平衡常数表达式为:K=________,当浓度商Q________K(填“<”、“>”或“=”)时,反应向右进行。
(3)450
℃时该反应的平衡常数________500
℃时的平衡常数(填“<”、“>”或“=”)。
(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高H2的转化率,可以采取的合理措施有________(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.增加N2的浓度
d.增加H2的浓度 e.分离出NH3
【解析】 (1)催化剂能降低反应的活化能;(2)反应向右进行,说明Q
℃对应的平衡常数K大;(4)高温使化学平衡逆向移动,H2转化率降低,a不合理;催化剂对平衡无影响,b不合理;增加N2的浓度可以提高H2的转化率,c可以;d降低H2的转化率;分离出NH3,有利于平衡右移,e可以。
【答案】 (1)降低 催化剂能降低反应的活化能
(2) < (3)> (4)ce
11.在2
L密闭容器中,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡。请回答下列问题:
(1)已知:450
℃时NH3的浓度大于550
℃时,则正反应是________热反应。
(2)反应进程中:0~2
s内N2的物质的量由2
mol变为1
mol,则v(H2)=________________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
A.c(N2)=c(H2)=c(NH3)
B.容器内压强保持不变
C.v(N2)=3v(H2)
D.容器内的密度保持不变
(4)可使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的措施是________。
A.及时分离出NH3气体
B.适当升高温度
C.增大压强
D.选择高效的催化剂
【解析】 (1)450
℃时NH3的浓度大于550
℃时,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应。
(2)v(H2)=3v(N2)=
=0.75
mol·L-1·s-1。
(3)A中浓度相等,但不一定达到平衡,只有浓度不再改变时,表示达到了平衡;该反应是反应前后气体体积不相等的反应,体积固定,故压强不变,表示该反应已达平衡;C项中未指明是正反应速率还是逆反应速率,故不能表示该反应已达平衡;体积固定,质量不变,密度不变,故不能表示该反应已达平衡。
(4)及时分离出NH3,减少生成物,反应速率将减小,A不合题意;适当升高温度,平衡向逆反应方向移动,B不合题意;增大压强,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,C符合题意;催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,D不合题意。
【答案】 (1)放 (2)0.75
mol·L-1·s-1
(3)B (4)C
[能力提升]
12.一定温度下,在2
L的密闭容器中发生如下反应:A(s)+2B(g)xC(g) ΔH<0,B、C的物质的量随时间变化的关系如甲图所示,达到平衡后在t1、t2、t3、t4时都只改变了一种条件,逆反应速率随时间变化的关系如乙图所示。
【导学号:05310094】
甲 乙
下列有关说法正确的是( )
A.x=2,反应开始2
min内,v(B)=0.1
mol·L-1·min-1
B.t1时降温,平衡逆向移动
C.t2时增大c(C),平衡时B的物质的量分数增大
D.t3时可能是减小压强,平衡不移动;t4时可能是使用催化剂,c(B)不变
【解析】 本题考查化学平衡图像的分析及平衡移动原理。从甲图分析,B、C在相同时间内浓度的变化量相等,则它们的系数是相等的,即x=2,v(B)==0.05
mol·L-1·min-1,A项错。ΔH<0,正反应为放热反应,降温平衡正向移动,B项错。增大c(C),可看成是在容器上方的虚拟容器中加入C,当达到平衡时,再压入容器中,平衡不移动,则B的物质的量分数不变,故C项错。从乙图分析,其中t3和t4条件的改变,平衡不移动,则只可能是催化剂和等体积变化中的压强改变,所以D项正确。
【答案】 D
13.(2016·宁波高二质检)对于可逆反应N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0,下列研究目的和示意图相符的是( )
A
B
C
D
研究目的
压强对反应的影响(p2>p1)
温度对反应的影响
平衡体系增加N2对反应的影响
催化剂对反应的影响
图示
【解析】 A项,p1达平衡时间短,所以p1>p2,压强增大时,平衡正向移动,氨气的体积分数增大,不符合;B项,合成氨反应正向放热,温度升高平衡逆向移动,氮气的转化率变小,不符合;C项,向平衡体系中加氮气,反应速率加快,平衡正向移动,符合;D项,催化剂能缩短反应达到平衡时间,不符合。
【答案】 C
14.Ⅰ.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________(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250
℃、1.3×104
kPa左右,选择此压强的理由是__________
_______________________________________
_________________________________________________________________。
Ⅱ.在其他条件相同时,反应H3BO3+3CH3OH?B(OCH3)3+3H2O中,H3BO3的转化率(α)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图,由此图可得出:
(1)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是____________________
_____________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)该反应ΔH________(填“<”或“>”)0。
【解析】 Ⅰ.从图像来看,随着温度的升高,CO的转化率变小,故ΔH<0,综合温度、压强对CO转化率的影响来看,在题给压强下,CO的转化率已经很大,再增大压强,CO的转化率提高不大,但对设备和材料的要求越高,需要的动力越大,会增加投资和能量消耗,不经济。
Ⅱ.由图示关系可看出,随着温度升高,曲线斜率增大,说明化学反应速率增大;同样由曲线变化可看出随着温度升高,H3BO3的平衡转化率增大,说明升温平衡正向移动,因升温平衡向吸热反应方向移动,可判断该反应的ΔH>0。
【答案】 Ⅰ.< 在250
℃、1.3×104
kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失
Ⅱ.(1)a.温度越高,化学反应速率越快;b.温度升高,平衡正向移动 (2)>(共49张PPT)
知识点一
学业分层测评
知识点二
化
学
平
衡
常
数
温度
反应产物
反应物
程度
越大
本身性质
温度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
可逆反应
进行得较完全
逆反应
达到平衡状态
正反应
T/℃
700
800
830
1
000
1
200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
平
衡
转
化
率
初始
降低
编号
起始时各物质物质的量/mol
平衡时反应中的能量变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量a
kJ
②
2
3
0
放出热量b
kJ
学业分层测评(九)
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