2020届高考化学二轮复习化学平衡的有关计算作业
化学平衡的有关计算
1、在一定温度下,反应HX(g)1/2H2(g)+1/2X2(g)的平衡常数为0.1。若将等物质的量的H2(g)和X2(g)通入体积为1L的密闭容器中,在该温度下HX(g)的最大产率接近于()
A.83%B.17%C.5%D.33%
2、2molA与2molB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g)。若2s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25mol·L-1·s-1,下列推断正确的是( )
A.v(C)=v(A)=0.2mol·L-1·s-1
B.z=3
C.B的转化率为75%
D.反应前与2s后容器的压强比为4∶3
3、如图所示曲线表示其他条件一定时,反应:2NO+O22NO2 ΔH<0,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
A.a点B.b点
C.c点D.d点
4、体积相同的甲、乙两个容器,分别都充入等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),并达到平衡,在这个过程中,甲始终保持体积不变,乙始终保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率
A.等于p%B.大于p%C.小于p%D.无法判断
5、某温度下,将2molA和3molB充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5min后达到平衡,已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变时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
A.a=3B.a=2
C.B的转化率为40%D.B的转化率为60%
6、温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是
容器编号
物质的起始浓度(mol·L-1)
物质的平衡浓度(mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
I
0.6
0
0
0.2
II
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.达平衡时,容器I与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B.达平衡时,容器中Ⅱ中c(O2)/c(NO2)比容器I中的大
C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2
”“<”或“=”),此时CO2的转化率为________。
②既能提高反应速率,又能提高H2转化率的方法是___________(填序号)。
A.加入过量CO2气体B.升高温度C.适当压缩容器体积D.将CH3OCH3(g)分离出去
(2)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入xmolCO2和ymolH2,发生的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=?50kJ·mol?1。
①下图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为______(填“a”或“b”),其判断依据是__________________________________。
②若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如图2所示,则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,容器内的压强与反应开始时的压强之比为____________。
16、汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g)△H>0,已知该反应在240℃,平衡常数K=64×10-4,请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率为______。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志______。
A.消耗1molN2同时生成1molO2B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是______(填字母序号)
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态.与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数______。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(5)在240℃下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应______(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是_________________________________________。
17、碳元素是形成物种最多的元素之一,其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用。
(1)石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,同时也是导电性最好的材料。下列物质在一定条件下能与它反应的是____________(填字母)。
A.氧气B.单质氟C.氢氧化钠溶液D.浓硝酸
(2)①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-91kJ·mol-1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________________。
(3)工业中用乙苯为原料,采用催化脱氢的方法制取苯乙烯的反应方程式为:
C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H1
向体积为VL的密闭容器中充入amol乙苯,反应达到平衡状态时,平衡体系组成(物质的量分数)与温度的关系如图所示,在600℃时,平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%,则:
①计算600℃温度下该反应的平衡常数 。
②分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知:△H1 0(填“>、=或<”)。
(4)某科研组设计如图装置,模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。该装置工作时,a电极的反应为
18、(1)K2Cr2O7的水溶液中存在如下平衡:Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq),平衡常数表达式为__________;
已知:在水溶液中K2Cr2O7为橙红色,K2CrO4为黄色。
往上述溶液中加入氢氧化钠溶液呈_______色,再加入过量硫酸溶液呈___________色;此实验现象,符合勒夏特列原理:如果改变维持化学平衡的条件(浓度、压强或温度),平衡就会向着_________这种改变的方向移动;
(2)在KMnO4与H2C2O4反应中,可通过测定_________________的时间来测定该反应的速率;
此反应开始反应缓慢,随后反应迅速加快,其原因是______(填字母)
A.KMnO4溶液中的H+起催化作用
B.生成的CO2逸出,使生成物浓度降低
C.反应中,生成的Mn2+起催化作用
D.在酸性条件下KMnO4的氧化性增强
(3)为探讨化学反应速率的影响因素,设计的实验方案如下表(已知I2+2S2O32-===S4O62-+2I-,其中Na2S2O3溶液均足量)。
实验
序号
体积V/mL
时间/s
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
碘水
水
①
10.0
2.0
4.0
0.0
t1
②
8.0
2.0
4.0
2.0
t2
③
6.0
2.0
4.0
Vx
t3
①淀粉溶液的作用是__________________________。
②表中Vx=_______mL,比较t1、t2、t3大小____________,
试推测该实验结论:____________________________________________________。
19、工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等,是形成雾霾的主要物质,其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H。
(1)已知:CO燃烧热的△H1=-283.0kJ·mol-l,N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2=+180.5kJ·mol-1,则△H=____________。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如下图所示。
①以下说法正确的是__________________(填字母)。
A.两种催化剂均能降低活化能,但△H不变
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450℃左右脱氮
D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线I中的高
②若低于200℃,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为___________;判断a点是否为对应温度下的平衡脱氮率,并说明其理由:____________。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2+SO2SO3+NO△H<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比[n0(NO2):n0(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如下图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是____________。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD,通过计算判断:TC__________TD(填“>”、“=”或“<”)。
(4)已知25C时,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka=6.2×10-8
。若氨水的浓度为2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=_________mol·L-1;将SO2通入该氨水中,当溶液呈中性时溶液中的=__________。
20、目前汽车尾气中的NO处理有以下几种方法:
(1)在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO气体均为汽车尾气的成分,这两种气体在催化转换器中发生反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H。
①已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180.5kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3=-221kJ·mol-1
则△H=______。
②一个兴趣小组对某汽车冷启动时的尾气催化处理过程中CO、NO百分含量随时间变化如图1所示,前0﹣10s阶段,CO、NO百分含量没明显变化的原因是_____________________。同时该小组在固定容积为2L的密闭容器中通入NO和CO各2mol进行反应,n(CO2)随温度(T)、压强(P)和时间(t)的变化曲线如图2所示,图中的曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应反应从开始到平衡时用CO2表示的平均反应速率分别为v(Ⅰ)、v(Ⅱ)、v(Ⅲ),则三者大小关系为______________。
图1图2
(2)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在1L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表:
活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
P/MPa
200℃
2.000
0.0400
0.0300
0.0300
3.93
X
2.005
0.0500
0.0250
0.250
4.56
根据上表数据,写出容器中发生反应的化学方程式____,并判断X_____200℃(用“>”、“<“或“=”填空),计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp=_____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
(3)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示。已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,B极为_________(填“阳极”或“阴极”);写出A极的电极反应式:____________。
21、对CO2及氮氧化物的研究以有更大意义:
(1)CO2与H2可用来合成可再生能源甲醇,己知CH3OH(l)标准燃烧热△H=-726.5kJ/mol、
H2的热值为142.9kJ/g,则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)△H=_______。
(2)用NH3催化还原NOx时包含以下反应。
反应I:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)△H1<0
反应Ⅱ:4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)△H2>0
反应Ⅲ:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H3<0
①反应I在容积固定密闭容器内进行,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图一所示。下列说法正确的是___________。
A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.增大压强能使反应速率加快,是因为增加了活化分子百分数
C.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应己经达到平衡
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应己经达到平衡
②将物质的量之比为2:1的NO、O2混合气体置于恒温密闭容器中发生反应Ⅲ,正、逆反应速率随时间变化曲线如图二所示。在t1时,保持容器压强不变,充入一定量的NO2,t2时建立新的平衡,请在答题纸中画出t1~t3正、逆反应速率随时间变化曲线。______
(3)常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时碳酸分子浓度1.5×10-5mol/L,溶液的pH=5.6,(己知10-5.6=2.5×10-6)。
①Ka1=__________(忽略碳酸二级电离),向NaClO溶液中,通入少量CO2,反应的离子方程式为:_________;
②熔融碳酸盐(传导CO32-)电解技术是一种吸收空气中CO2的新方法,其工作原理如图三所示,写出电解时阴极的电极反应式_________________。
22、已知2A2(g)+B2(g)2C3(g);△H=-Q1kJ/mol(Q1>0),在一个有催化剂的容积不变的密闭容器中加入2molA2和1molB2,在500℃时充分反应,达平衡后C3的浓度为wmol·L-1,放出热量为Q2kJ。
(1)达到平衡时,A2的转化率为____________。(用Q1、Q2表示)
(2)达到平衡后,若向原容器中通入少量的氩气,A2的转化率将________(填“增大“、
“减小”或“不变”)
(3)若在原来的容器中,只加入2molC3,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量Q3kJ,则Q1、Q2、Q3之间满足何种关系:Q3=____________。
(4)能说明该反应已经达到平衡状态的是_______
A.v(C3)=2v(B2)B.容器内压强保持不变
C.A2与B2的转化率相等D.容器内的气体密度保持不变
(5)改变某一条件,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),可得出的结论正确的是____________(填序号)
A.反应速率:c>b>aB.达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c
C.T2>T1
(6)若将上述容器改为恒压容容器,起始时加入2molA2和1molB2,500℃时充分反应达平衡后,放出热量Q4kJ,则Q2__________Q4(填“>”、“<”或“=”)。
23、碳、氮及其化合物是同学们经常能接触到的重要物质,是科学研究的重要对象。
(1)H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物,该反应的能量变化如图甲所示。用CO2和氨气合成尿素的热化学方程式为________________________________________。
(2)合理利用CO2、CH4,抑制温室效应成为科学研究的新热点。一种以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸(ΔH<0)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率分别如图乙所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________。250℃和400℃时乙酸的生成速率几乎相等,实际生产中应选择的温度为________℃。
(3)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入体积为2L的密闭容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2。保持温度和体积不变,反应过程中NO的物质的量随时间的变化如图丙所示。
①平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②图中a、b分别表示在一定温度下,使用相同质量、不同表面积的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是________(填“a”或“b”)。
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是________(任答一条即可)。
24、合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。
(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图。
①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为_______。
②图B中T=500℃,则温度为450℃时对应的曲线是_______(填“a”或“b”)。
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H>0,一定温度下,在体积为2L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表:
①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态?_____(填“是”或“否”)。
②该温度下,上述反应的平衡常数K=_____________________。
③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是____________(填字母)。
a.减少CH4的物质的量b.降低温度c.升高温度d.充入H2
④下列方法中可以证明上述反应已达平衡状态的是___________。
a.单位时间内生成3nmolH2的同时生成nmolCO
b.容器内压强不再变化
c.混合气体密度不再变化
d.混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.CH4的质量分数不再变化
⑤已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如下表:
气化反应式
lgK
700K
900K
1200K
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
-2.64
-0.39
1.58
C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)
-1.67
-0.03
1.44
则反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在900K时,该反应平衡常数的对数值(lgK)=_______。
(3)在容积可变的密闭容器中发生反应: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:
压强p/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/mol?L-1
0.08
0.20
0.44
①当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡______移动(填“正向、逆向或不”)。
②当压强为1×106Pa时,此反应的平衡常数表达式为______________。
25、含C、N化合物在生产、生活中有着重要的作用。请按要求回答下列问题。N在元素周期表中的位置:______________。元素C、N最简单气态氢化物中稳定性更强的是:____________.(填化学式)
I.氨气应用于侯德榜制碱工艺,原理如下图所示:
(1)过程i通入NH3和CO2的顺序是___________。
(2)过程ii有利于析出更多NH4Cl(s)的原因是_____________。
(3)制碱副产品NH4Cl可用于生产NH3和HCl。但直接加热分解NH4Cl,NH3和HCl的产率很低,原因是(用化学方程式表示)_________________。而采用在N2氛围中,将MgO与NH4Cl混合加热至300℃,可获得高产率的NH3,该反应的化学方程式为____________。
Ⅱ.电镀工业中含CN-的废水在排放前的处理过程如下:
(1)溶液A具有的性质是(填“氧化性”或“还原性”)_______.C的化学式为:______。
(2)反应②可将CN一转化为无害物质,其离子方程式为:_____________。
参考答案
1、【答案】A
【解析】HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K1为0.1,那么H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数K2为10,H2(g)+X2(g)2HX(g)的平衡常数K3为102=100,.设HX(g)的最大产率x,则有:H2(g)+X2(g)2HX(g)
100
xxx
1-x1-xx
K3==100,得到x=0.83,所以该温度下HX(g)的最大产率接近于83%,答案选A。
2、【答案】C
【解析】2s后A的转化率为50%,则反应的A为2×50%=1mol,则
2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g)
起始量2200
变化量11.510.5z
2s后的量10.510.5z
A.v(C)=v(A)=1/(2×2)=0.25mol·L-1·s-1,A错误;
B.v(D)=0.25mol·L-1·s-1,0.5z/(2×2)=0.25,z=2,B错误;
C.据以上分析可知,B的转化率为1.5/2×100%=75%,C正确;
D.反应前与2s后容器的压强比等于气体物质的量之比=4:(1+0.5+1+0.5×2)=4:3.5;故D错误;
3、【答案】C
【解析】试题分析:在图像中在斜线上的任何一点都表示的是可逆反应处于平衡状态的点,在斜线的上方,在该温度下由于NO2的含量高于平衡时的含量,因此逆反应速率大于正反应速率,反应逆向进行;在斜线下方的任何一点,由于NO2的含量低于平衡时的含量,因此逆反应速率小于正反应速率,反应正向进行。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c点。选项C正确。
4、【答案】B
【解析】甲容器保持体积不变,反应后气体的物质的量减小,压强减小,乙容器保持压强不变,所以平衡时乙的压强比甲大,根据压强对平衡移动的影响,增大压强平衡正向移动,SO2的转化率增大,所以乙容器中SO2的转化率大于p%,故B正确。
5、【答案】C
【解析】试题分析:容器的体积扩大为原来的10倍,A
的转化率不发生变化,说明平衡不移动,即反应前后体积不变,所以a=1,AB都不正确。根据反应式可知
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
起始量(mol)2300
转化量(mol)xxxx
平衡量(mol)2-x3-xxx
所以有(x?x)/[(2-x)(3-x)]=1,解得x=1.2,所以B的转化率是(1.2/3)×100%=40%,答选C。
6、【答案】C
【解析】
由容器I中反应2NO22NO+O2
起始量(mol/L)0.600
变化量(mol/L)0.40.40.2
平衡量(mol/L)0.20.40.2
可以求出平衡常数K=,平衡时气体的总物质的量为0.8mol,其中NO占0.4mol,所以NO的体积分数为50%,。在平衡状态下,v正=v(NO2)消耗=v逆=v(NO)消耗,所以k正c2(NO2)=k逆c2(NO)?c(O2),进一步求出.
A.显然容器II的起始投料与容器I的平衡量相比,增大了反应物浓度,平衡将向正反应方向移动,所以容器II在平衡时气体的总物质的量一定小于1mol,故两容器的压强之比一定大于4:5,A错误;B.若容器II在某时刻,,
由反应2NO22NO+O2
起始量(mol/L)0.30.50.2
变化量(mol/L)2x2xx
平衡量(mol/L)0.3-2x0.5+2x0.2+x
因为,,解之得x=,求出此时浓度商Qc=>K,所以容器II达平衡时,一定小于1,B错误;C.若容器III在某时刻,NO的体积分数为50%,
由反应2NO22NO+O2
起始量(mol/L)00.50.35
变化量(mol/L)2x2xx
平衡量(mol/L)2x0.5-2x0.35-x
由0.5-2x=2x+0.35-x,解之得,x=0.05,求出此时浓度商Qc=>K,说明此时反应未达平衡,反应继续向逆反应方向进行,NO进一步减少,所以C正确;D.温度为T2时,>0.8,因为正反应是吸热反应,升高温度后化学平衡常数变大,所以T2>T1,D正确。答案选CD。
7、【答案】BD
【解析】把3molP和2.5molQ置于2L密闭容器中,5min后达到平衡,生成1molN,则:
3P(g)+Q(g)xM(g)+2N(g)
起始量(mol):32.500
变化量(mol):1.50.50.25x1
平衡量(mol):1.520.25x1
A.v(P)==0.15mol/(L.min),故A正确;
B.Q转化率=×100%=20%,故B错误;
C.Q的平衡浓度为=1mol/L,故C正确;
D.根据M的速率,则0.25x=0.1mol/(L.min)×5min×2L,解得x=4,故D错误,
8、【答案】C
【解析】分析:2s后生成C为0.6mol/L×2L=1.2mol,
2A(g)+B(g)xC(g),
9、【答案】D
【解析】由图Ⅰ,a、b曲线温度相等,则先达到平衡的b曲线对应的压强p2更大,曲线b的C物质的含量比压强小的P1大,所以反应后气体系数更小,即1+1>x,x只能等于1。b、c曲线压强相等,则先达到平衡的b曲线对应的温度T1更高,曲线b的C物质含量比温度低的T2的小,说明升高温度,平衡逆向移动,正反应为放热反应。
对于图Ⅱ,等温时p3的y值更大。如果P3<P4,压强由P3变化到P4,压强增大时平衡向气体体积减小的正反应方向移动,反应物A2的转化率增大,因此,当y表示A2的转化率时,温度相同时压强为P4的曲线应当位于压强为P3的曲线上方,所以A错误;而温度升高时,上述放热反应平衡向逆反应方向移动,A2的浓度增大,因此,当y表示A2浓度时,曲线的走向应当是逐渐增大,所以B错误。C、由于容器体积一定、混合气体总质量不变,所以混合气体的密度始终不变,当y表示混合气体密度时,每条图线均为平行与横坐标的直线,因此C错误。D、P3>P4,压强由P3变化到P4,压强减小时平衡向逆反应方向移动,产物C不断消耗,当温度相同时,压强更小的P4对应的产物C体积分数更小,曲线位于下方,图Ⅱ符合;而温度升高时,平衡向逆反应方向移动,产物C不断消耗,y表示C的体积分数时,曲线走向逐渐向下,图Ⅱ也符合,所以D正确。正确答案D。
10、【答案】A
【解析】升高温度平衡向逆反应方向移动,B的转化率减小,增大压强平衡向正反应方向移动,B的转化率增大,则P3>P4,A正确;升高温度平衡向逆反应方向移动,B的体积分数减小,B错误;混合气体总质量不变,容器容积不变,反应混合气体的密度不变,C、D错误。
故选A。
11、【答案】C
【解析】
A、由图可知:降温由平衡(Ⅰ)向平衡(Ⅱ)移动,同时X、Y、Z的总物质的量减少,说明①平衡向右移动,正反应放热,故A错误;B、达平衡(Ⅰ)时,右边气体的物质的量不变,仍为2mol,左右气体压强相等,设平衡时左边气体的物质的量为xmol,则有:2/x=2.2/2.8,x=2×2.8/2.2=28/11mol,即物质的量减少了3-28/11=5/11mol
,所以达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为5/11;故B正确;C、平衡时,右边物质的量不变,由图可以看出达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为:2/2.2=10/11,故C错误;D、由平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ),化学反应②发生移动,M的体积分数不会相等的,故D错误。
12、【答案】C
【解析】
分析:A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。
详解:A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0,A项正确;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸,C项错误;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D项正确;答案选C。
13、【答案】(1).<(2).>(3).B(4).③④(5).(2-α)/2
【解析】(1)①根据图像,先拐先平衡,即T2>T1,温度越高,CO的转化率降低,升高温度,平衡向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,即△H<0;②该反应是放热反应,温度越高,K越小,即K1>K2;③A、正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,甲醇产率降低,故A错误;B、从体系中分离出甲醇,平衡向正反应方向进行,甲醇的产率增大,故B正确;C、催化剂对化学平衡无影响,即甲醇的产率不变,故C错误;D、恒容状态下,充入非反应气体,组分的浓度不变,化学平衡不移动,甲醇的产率不变,故D错误;(2)①根据化学反应速率数学表达式,v(CH3OH)=nA/2tAmol/(L·min),故①错误;②根据图像,T2时首先达到平衡,即T2>T1,随着温度的升高,甲醇的物质的量减少,说明平衡向逆反应方向进行,即正反应为放热反应,温度越高,化学平衡常数越小,即T1的平衡常数比T2时的大,故②错误;③根据②的分析,该反应为放热反应,故③正确;④T1到T2
,温度升高,平衡向逆反应方向进行,H2的物质的量增大,甲醇的物质的量减少,因此此比值增大,故④正确;(3)达到平衡时,消耗CO2的物质的量为αmol,气体物质的量减少2αmol,即达到平衡时气体物质的量为(4-2α)mol,相同条件下,压强之比等于物质的量之比,即容器内的压强与起始压强之比等于(4-2α):4=(2-α):2。
14、【答案】(1)1793KJ
(2)①使用催化剂;②;③<
(3)①NO2;0.9
②0.04mol/(L·min);向容器中加入0.8摩尔二氧化氮;b
【解析】解:本题考查反应热的计算,平衡常数的应用,平衡移动。
(1)四氧化二氮分解为原子就必须断裂分子中所有的化学键,故需要的总能量等于其化学键的总能量,设四氧化二氮中总键能为E,则△H=反应物总键能-生成物总键能=(8×390+2×190+E)-(3×946+8×460)=-1225KJ·mol-1,则E=1793KJ·mol-1;
(2)①由于Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少,故改变的条件是使用了催化剂;
②因为温度升高反应速率加快且有利于平衡向右进行,因此达到平衡所用时间比Ⅰ少,一氧化氮的产率高于60%;
③易求出800度时该反应的平衡常数K=0.675,又Qc=0.8>0.675,故开始时反应向左进行,正反应速率小于逆反应速率。
(3)①由表中数据知,X代表的物质的浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍,故X代表NO2,Y代表四氧化二氮,0到10分钟内,二氧化氮的浓度增加了0.4mol/L,故二氧化氮速率=0.04mol/(L·min);平衡时二氧化氮的浓度为0.6mol/L,四氧化二氮的浓度为0.4mol/L,K=0.62/0.4=0.9;
②20分钟时,二氧化氮浓度增大而四氧化二氮浓度不变,故改变的条件是向容器中加入0.8摩尔二氧化氮,由于温度保持不变,故K是定值,将平衡常数表达式变化为K/c(NO2)=C(NO2)/C(N2O4),由于二氧化氮的浓度肯定增大,故K/c(NO2)减小,所以C(NO2)/C(N2O4)减小,所以混合物中二氧化氮的百分含量降低。。
15、【答案】(1).>(2).25%(3).AC(4).a(5).
该反应是放热反应,升高温度平衡向左移动,平衡常数变小(6).17︰25
【解析】(1)①根据方程式中计量数之比可知,生成的乙醇与水的物质的量之比为1:3,则c=0.5,,反应仍在向右进行,v(正)>v(逆);10s时,消耗的c(CO2)=,a=4,故CO2的转化率为25%;
②A.加入过量CO2气体,反应物浓度增大,反应速率增大,氢气的转化率增大,选项A正确;
B、升高温度反应速率增大,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,氢气的转化率降低,选项B错误;
C.适当压缩容器体积,则压强增大,反应速率增大,平衡向气体体积缩小的正反应方向移动,氢气的转化率增大,选项C正确;
D.将CH3OCH3(g)分离出去,生成物的浓度降低,反应速率减小,平衡正向移动,氢气的转化率增大,选项D错误;
答案选AC;
(2)①该反应是放热反应,升高温度不利于反应向右进行,会使平衡常数减小,曲线a符合此特点;
②由图知,当温度在T2时,H2的转化率最高。温度越高反应速率越大,在相同时间内达到平衡状态前,H2的转化率越高,但达到平衡状さ后継卖升温,则反应会向逆反应方向移动,导致H2的转化率降低,由图知b点为平衡态;
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
反应初始量(mol)2300
变化量(mol)0.83×80%0.80.8
平衡态(mol)1.20.60.80.8
同温同体积时压强比等于物质的量之比,故b点时对应的压强与反应开始时的压强之比=34:5=17:25。
16、【答案】(1).0.05mol·L-1·min-1(2).AD(3).AC(4).不变(5).向正反应方向进行(6).在此温度下,Qc=(3×10-3)2/(2.5×10-1)×(4.0×10-2)=9×10-4
(4)3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O
【解析】解:本题考查盖斯定律、化学平衡和电化学的相关知识。
(1)根据碳单质的性质可以和氧气在点燃下反应,可以和浓硝酸加热下反应,碳单质可以和氟气之间反应,故选:ABD;
(2)已知:①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ·mol-1;②CH3OH(g)═CO(g)+2H2(g)△H=—91kJ·mol-1;根据盖斯定律,反应CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g),可以由①-②得到,所以该反应的△H=+115kJ/mol,故填:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+115kJ/mol;
(3)①C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)
起始浓度/(mol·L-1):00
变化浓度/(mol·L-1):
平衡浓度/(mol·L-1):
K==。
②由图可知温度升高氢气平衡的物质的量分数在增加,平衡正向移动,正反应为吸热反应,故填:;>;
(4)a与电源负极相连,所以a是阴极,发生还原反应,电极反应式为:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O,故填:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O。
18、【答案】(1).K=(2).黄(3).橙红(4).减弱(5).溶液紫色褪色(6).C(7).显色剂,检验I2的存在(8).4.0(9).t1v(Ⅲ)>v(Ⅱ)
(2)C+2NON2+CO2;>;0.5625
(3)阳极;2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O
【解析】解:(1)①2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H,
①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180.5kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3=-221kJ·mol-1,
则根据盖斯定律可知②×2-①-③即得到反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应热△H=2△H2-△H1-△H3=(-393.5kJ·mol-1)×2-180.5kJ·mol-1-(-221kJ·mol-1)=-746.5kJ·mol-1。
②从图1看出CO、NO百分含量没明显变化的原因是尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)。
根据图象中,达平衡用到的时间,可以知道反应速率是:υ(Ⅰ)>υ(Ⅲ)>υ(Ⅱ),故答案为:υ(Ⅰ)>υ(Ⅲ)>υ(Ⅱ);
(2)由题设信息及表中数据可知C、NO、A、B反应的化学计量比为0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1,且C被氧化,结合原子守恒可推出生成物为N2和CO2,则反应方程式为:C+2NON2+CO2;
反应前后气体的物质的量不变,温度升高压强增大;
Kp===0.5625,
故答案为:C+2NON2+CO2;>;0.5625;
(3)由HSO3-到S2O42-,硫元素的化合价降低,可知该电极反应得电子,在电解池的阴极附近发生,B极为阳极,A极为阴极,电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,为酸性环境,因此阴极附近电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O;因此,本题答案为:阳极;2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。
21、【答案】(1).-130.9kJ/mol(2).CD(3).
(4).4.2×10-7(5).CO2+ClO-+H2O=HCO3-+HClO(6).3CO2+4e-=C+2CO32-
【解析】(1)己知CH3OH(l)标准燃烧热△H=-726.5kJ/mol、H2的热值为142.9kJ/g,则
①CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol
根据盖斯定律可知②×3-①即得到CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)的分液△H=-130.9kJ/mol。
(2)①A.相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越快,活化能越低,所以该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)<Ea(B)<Ea(C),A错误;B.增大压强能使反应速率加快,是因为增大了活化分子数,而活化分子百分数不变,B错误;C.单位时间内H-O键断裂表示逆速率,N-H键断裂表示正速率,单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4:6,则正逆速率之比等于4:6,说明反应已经达到平衡,C正确;D.该反应为放热反应,恒容绝热的密闭容器中,反应时温度会升高,则K会减小,当K值不变时,说明反应已经达到平衡,D正确;答案选CD;②在t1时,保持容器压强不变,充入一定量的NO2,相当于又是按照物质的量之比为2:1的NO、O2混合气体置于恒温密闭容器中发生反应,因此平衡是等效的,所以t1~t3正、逆反应速率随时间变化曲线为;
(3)①平衡时氢离子浓度与碳酸氢根离子的浓度几乎相等,则Ka1==4.2×10-7;根据电离常数可知碳酸的酸性强于次氯酸,但次氯酸的酸性强于碳酸氢根,则向NaClO溶液中,通入少量CO2,反应的离子方程式为CO2+ClO-+H2O=HCO3-+HClO;②电解时阴极是二氧化碳得到电子转化为碳和碳酸根,因此阴极的电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-。
22、【答案】(1).Q2/Q1(2).不变(3).Q1-Q2(4).B(5).A(6).<
【解析】(1)由2A2(g)+B2(g)?2C3(g),△H=-Q1kJ/mol(Q1>0),放出热量为Q2kJ,则转化的A2的物质的量为2mol×,A2的起始物质的量为2mol,则故A2
的转化率为;
(2)达到平衡后,若向原容器中通入少量的氩气,恒温恒容下,各组分的浓度不变,平衡不移动,A2的转化率不变;
(3)开始通入2molC3等效为开始通入2molA2和1molB2,平衡时相同组分的物质的量相等,相同组分的浓度相等;
假设平衡时C3的物质的量为xmol,原平衡时中Q2kJ=xmol××Q1kJ/mol,开始通入2molC3时,Q3kJ=(2-x)mol××Q1kJ/mol,故Q1=Q2+Q3,则Q3=Q1-Q2;
(4)A.v(C3)=2v(B2),未指明正逆速率,不能确定是否到达平衡,若分别为正逆速率,则到达平衡,若均为正反应速率,始终按该比例关系进行,选项A错误;
B.随反应进行,混合气体物质的量发生变化,恒温恒容下,容器内压强发生变化,但容器内压强保持不变,说明到达平衡,选项B正确;
C.应是v逆(A2)=2v正(B2)时达平衡状态,选项C错误;
D.混合气体总质量不变,容器容积不变,容器内的混合气体密度始终保持不变,选项D错误;
答案选B;
(5)A.B2的物质的量浓度越大反应速率越快,故反应速率c>b>a,选项A正确;
B.B2的物质的量越大,A2的转化率越大,则A2的转化率c>b>a,选项B错误;
C.正反应是放热反应,在B2相同时,升高温度平衡逆向移动,C3平衡时的体积分数减小,故温度的T2
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