第二章 化学反应速率与化学平衡同步习题
一、单选题
1.可逆反应xH2S(g)xH2(g)+Sx(g)(x>1)达到平衡后,下列说法不正确的是
A.若恒容充入H2,则新平衡后H2S分解率下降
B.若Sx为有色气体,可以用体系颜色深浅判断反应是否达到平衡
C.若恒容升温后,气体密度不变,说明达到了平衡
D.若改变某一条件后,压强不能作为判断新平衡的标志,则Sx状态发生改变
2.下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.100 mL 2 mol/L的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.SO2的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子的百分数大大增加
3.常温下,下列说法错误的是
A.的溶液:
B.溶液加水稀释后,与的乘积不变
C.pH相同的①、②两种溶液的:①<②
D.反应能自发进行,则该反应的
4.下列有关化学反应速率的判断正确的是( )
A.块状大理石、粉末状大理石分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应的速率相同
B.物质的量浓度相同的稀盐酸和稀硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C.镁粉和铁粉分别与物质的量浓度相同的稀盐酸反应的速率相同
D.物质的量浓度相同的稀盐酸和稀醋酸分别与2 mol·L-1的NaOH溶液反应的速率相同
5.利用传感技术可探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在常温、100 kPa条件下,往注射器中充入适量NO2气体,当活塞位置不变时,分别在t1、t2s时快速移动注射器活塞并保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法中错误的是
A.由B点到D点观察到注射器内气体颜色先变浅后逐渐变深
B.由E点到F点注射器内气体颜色加深是平衡移动所致
C.B、H两点对应的正反应速率vB= vH
D.B点处NO2的转化率为6%
6.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)△H<0,下列对图像的分析中正确的是
A.图I研究的是t0时增大压强对反应速率的影响
B.图II研究的一定是t0时使用了催化剂对反应速率的影响
C.图III研究的是温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高
D.图IV研究的可能是压强对化学平衡的影响,且a的压强较高
7.已知在25 ℃时,反应①②③的化学方程式及化学平衡常数为①N2(g)+O2(g) 2NO(g),K1=1×10-30;②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g),K2=2×1081;③2CO(g)+O2(g) 2CO2(g),K3=2.5×1091.下列说法正确的是
A.NO分解反应NO(g) N2(g)+O2(g)的平衡常数为1×1030
B.根据K3的值可知常温下CO和O2很容易发生反应生成CO2
C.温度升高,上述三个反应的平衡常数均减小
D.常温下,NO、H2O、CO2分别发生分解反应生成O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
8.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,某些反应与平衡常数数值如下:2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92 下列说法中正确的是
A.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的值约为5×10-80
B.常温下,最易分解放出O2的是水
C.K3=
D.以上都不正确
9.在2A(g)+B(g)=3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的是
A.v(A)=0.6mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.4mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.9mol·L-1·s-1
D.v(D)=l.0mol·L-1·s-1
10.用下列装置进行相应实验,能达到实验目的的是
A. B. C. D.
测定氯水的pH 测定锌与稀硫酸的反应速率 制备Fe(OH)2并能较长时间不变色 保存液溴
A.A B.B C.C D.D
11.反应① ;反应② 。若反应①在温度下进行,反应②在温度下进行,已知,且(其他条件均相同),下列对两个反应的反应速率,判断正确的是
A.反应①快 B.反应②快 C.一样大 D.无法判断
12.在密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡状态的1.8倍。下列叙述不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.(a+b)< (c+d)
C.Z的物质的量浓度变小 D.X的转化率变小
13.室温下,向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应;C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
二、填空题
14.工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生的反应来制取氢气:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ mol-1。某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应,获得如表数据:
容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系能量的变化
CO H2O CO2 H2
① 1 4 0 0 t1 放出热量:32.8kJ
② 2 8 0 0 t2 放出热量:Q
(1)容器①中反应达到平衡时,生成H2的物质的量为____。
(2)若容器①体积变为原来的一半,则CO的转化率为____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)计算容器②中反应的平衡常数K=____。
(4)容器②中反应的平均速率大于容器①,原因是____。
(5)容器②中反应达到平衡状态后,放出的热量Q____65.6kJ(填“>”“=”或“<”),原因是____(不考虑热量损失)。
15.已知反应aA(g)+bB(g) cC(g),某温度下,在2L密闭容器中投入一定量的A、B,两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)从反应开始到12s时,用A表示的反应速率为___________。
(2)经测定,前4s内v(C)=0.05mol·L-1·s-1,则该反应的化学方程式为___________。
(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行,经相同时间后,测得三个容器中的反应速率分别为甲:v(A)=0.3mol·L-1·s-1,乙:v(B)=0.12mol·L-1·s-1,丙:v(C)=9.6mol·L-1·min-1.则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为___________。
16.化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在 400 mL 稀盐酸中加入足量的锌粉, 用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标准状况) 100 240 464 576 620
① 哪一时间段反应速率最大___________min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)
② 求 3~4 min 时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率___________(设溶液体积不变)。
(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积,他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率,你认为不可行的是___________(填字母)。
A.蒸馏水 B. KCl 溶液 C. KNO3溶液 D. CuSO4溶液
(3)某温度下在 4 L 密闭容器中,X、Y、Z 三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。
① 该反应的化学方程式是___________。
② 该反应达到平衡状态的标志是___________(填字母)。
A.Y 的体积分数在混合气体中保持不变
B.X、Y 的反应速率比为 3∶1
C.容器内气体的压强保持不变
D.容器内气体的总质量保持不变
E.生成 1 mol Y 的同时消耗 2 mol Z
③ 2 min 内 Y 的转化率为___________。
17.目前工业上可利用 CO 或 CO2 来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三 个化学反应进行了探究。已知在不同温度下的化学平衡常数(K1、K2、K3)如表所示。
化学反应 焓变 平衡 常数 温度/℃
500 700 800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH1 K1 2.5 0.34 0.15
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 K2 1.0 1.70 2.52
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3 K3
请回答下列问题:
(1)反应②是_____(填“吸热”或“放热”)反应;反应③的平衡常数表达式为 K=_____;
(2)根据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系,则 K3=_____(用 K1、K2 表示);根据反应③判断ΔS_____(填“>”“=”或“<”)0,在_____(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自 发进行。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有___________ (填字母,后同)。
A.缩小反应容器的容积 B.增大反应容器的容积 C.升高温度
D.使用合适的催化剂 E.从平衡体系中及时分离出 CH3OH
(4)500 ℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.1 mol·L-1、0.8 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.15 mol·L-1,则此时 v(正)__________ v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
三、实验题
18.为了探究温度对H2O2分解反应速率的影响,借助如图所示实验装置(夹持装置略去),进行了两次实验,两次实验的部分设计如表所示:
实验1 实验2
MnO2的质量/克 0.5 0.5
5%的H2O2的体积/毫升 40 待填
水浴温度/°C 20 80
(1)实验2中应加入5%H2O2_______毫升:
(2)在两次实验中,可通过_______来比较H2O2分解反应速率的大小:
(3)实验2中水浴温度控制在80°C时,测定的反应速率会比真实值偏大,其原因除锥形瓶内气体受热膨胀外,还有_______;
(4)实验结束后若要将MnO2从混合物汇总分离出来,可采取的方法是_______。
19.镁条投入盐酸时,快速溶解并产生大量气泡;投入热水时,其表面会附着微量气泡。受此启发,某兴趣小组对Mg与NaHCO3溶液的反应进行了如下探究:
实验序号 实验操作 实验现象
1 向7.5 mL1mol·L-1NaHCO3溶液中加入长3cm的镁条 持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
I.探究反应产生的气体成分。
(1)经检验反应产生的气体有H2,实验室检验H2的方法为_______。
(2)小组成员认为反应产生的气体中可能有CO2,并对此进行了如下实验(图1、图2中曲线②均为对应加入镁条的数据):
实验序号 实验操作
2 分别称取两份6.0 mL 1 mol·L-1NaHCO3溶液于两个相同塑料瓶中(其中一个加入0.1g镁条),塞紧CO2气体传感器,采集数据,各重复实验1次,得到图1所示曲线
3 分别称取两份30.0 mL 1 mol·L-1NaHCO3溶液于两个相同烧杯中(其中一个加入1.1g镁条),插入pH传感器,搅拌并采集数据,得到图2所示曲线
图1中曲线②对应的CO2含量逐渐增大的原因为_______ (用化学方程式表示);结合实验3解释,随着时间推移,图1中曲线②的数值低于曲线①的原因为_______。
II.探究Mg与NaHCO3溶液反应比与热水反应快的原因。
小组成员推测可能是溶液中的Na+或HCO加快了该反应的发生,对比实验1设计实验如下:
实验序号 实验操作 实验现象
4 向_______溶液中加入长3 cm的镁条 持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
(3)结合实验1和4,可知溶液中的HCO加快了反应的发生。
①实验4中横线处内容为_______。
②查阅文献可知,Mg(OH)2质地致密,MgCO3质地疏松,请结合必要的文字和化学用语解释HCO能加快该反应的原因为_______。
III.探究固体浑浊物的组成。
文献显示,固体浑浊物为Mg(OH)2和MgCO3的混合物。甲、乙两位同学设计不同方案,测定混合物组成。
(4)甲同学借助下图装置(可重复选用),通过测定固体热分解产物水及二氧化碳的质量,测定其组成。按照该方案,装置的连接顺序为_______(填字母编号)。
(5)乙同学只测定了固体浑浊物在热分解前后的质量分别为3.42 g和2.00g,据此计算出固体浑浊物中n[Mg(OH)2]:n[MgCO3]=_______。
四、计算题
20.的反应历程如下:
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ:。
(1)一定条件下,反应达到平衡状态,平衡常数_______(用含的代数式表示)。反应Ⅰ的活化能_______(填“>”“<”或“=”)反应Ⅱ的活化能EII。
(2)已知反应速率常数k随温度的升高而增大,则升高温度后增大的倍数_______增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。
21.已知CH4与CO2在一定条件下能发生反应,CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247.0 kJ·mol-1。在两个体积均为2L的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在温度为753K下发生反应,CO2的平衡转化率如下表所示:
容器 起始物质的量(n)mol CO2的平衡转化率
CH4 CO2 CO H2
A 1 1 0 0 50%
B 1 1 2 2
(1)若容器A中反应从开始到平衡所用的时间为t min,则t min内该反应的平均反应速率为:v(CO2)=___________(用含t的表达式表示)。
(2)温度为753K时该反应的平衡常数K=________;容器B中的反应起始时将_________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)反应达到平衡时,其他条件不变,升高温度,此时v正________v逆(填“>”、“=”或“<”)。
(4)当容器A、B中的反应均达到平衡时,容器中n(CO)满足的关系:2n(CO)A_____n(CO)B(填“>”、“=”或“<”)。
参考答案:
1.C
【详解】A.恒容充入氢气平衡逆向移动,新平衡后H2S分解率下降,故A正确;
B.若Sx为有色气体,未平衡时Sx(g)的浓度会发生变化,体系的颜色会变,颜色不变时说明反应平衡,故B正确;
C.该反应中反应物和生成物均为气体,所以气体总质量不变,容器恒容,则密度始终不变,故C错误;
D.若改变某一条件后,压强不能作为判断新平衡的标志,说明反应前后气体系数之和相等,即生成的Sx不是气体,故D正确;
综上所述答案为C。
2.D
【详解】A.浓硫酸具有强氧化性,常温下,与铁发生钝化反应,不生成氢气,选项A错误;
B.盐酸跟锌片反应的实质为氢离子与锌的反应,加入氯化钠溶液,溶液体积增大,浓度减小,反应速率减小,选项B错误;
C.升高温度,活化分子的百分数增加,反应速率增大,选项C错误;
D.催化剂能降低分子活化时所需能量,使单位体积内活化分子数目大大增加,反应速率加快,选项D正确。
故选D。
3.C
【详解】A、根据电荷守恒得,选项A正确;
B、水的离子积是温度的函数,所以溶液加水稀释后,溶液的温度不变,与的乘积不变,选项B正确;
C、次氯酸根离子的水解程度大于醋酸根离子的水解程度,pH相同的、,醋酸钠的浓度大于次氯酸钠,所以两种溶液的:,选项C错误;
D、反应物中有气体,生成物中没有气体,故,若要使反应自发进行,,则必须小于0,选项D正确;
答案选C。
4.B
【详解】A.固体表面积不同,反应速率不同,故A错误;
B.盐酸和硝酸都为强酸,二者氢离子浓度相同,反应速率相同,故B正确;
C.金属活泼性不同,反应速率不同,故C错误;
D.醋酸为弱电解质,氢离子浓度较小,物质的量浓度相同的稀盐酸和稀醋酸分别与等浓度的氢氧化钠反应时,醋酸反应速率较小,故D错误;
故选:B。
5.B
【详解】A.由B点到D点,气体压强减小,气体的体积增大,观察到注射器内气体颜色先变浅,然后化学平衡逆向移动使气体颜色又逐渐变深,A正确;
B.由E点到F点,气体压强增大,注射器内气体体积变小,气体颜色加深;然后化学平衡向气体体积减小的正向移动,使气体颜色逐渐变浅,颜色加深是由于气体体积减小使气体浓度增大所致,与化学平衡移动无关,B错误;
C.B、H两点的气体压强相同,温度相同,二者处于同一化学平衡状态,则对应的正反应速率vB= vH,C正确;
D.反应开始时总压强是100 kPa,B点处压强是97 kPa,减少3 kPa,根据物质反应转化关系可知:反应消耗6 kPa NO2,由于在恒温恒容时气体的物质的量的比等于压强之比,故NO2的转化率为,D正确;
故合理选项是B。
6.D
【详解】A.由于反应前后气体的体积不变,则增大压强反应速率加快,平衡不移动,图像B不符合,故A错误;
B.由于反应前后气体的体积不变,则增大压强反应速率加快,平衡不移动,催化剂只加快反应速率,不影响平衡移动,图II研究的可能增大压强和加入催化剂,故B错误;
C.该反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,图中乙先达到平衡,则温度高于甲,而CO的转化率低,图像不符合,故C错误;
D.增大压强(缩小体积),正、逆反应速率都增大,且正、逆反应速率加快的倍数相等,平衡不移动,压强越大达到平衡所需时间越短,故D正确;
故答案为D。
7.D
【详解】A.NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数为,A项错误;
B.CO和O2之间的反应需要点燃才能进行,B项错误;
C.反应①为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,C项错误;
D.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10-82、4×10-92,平衡常数越大,则反应进行的程度越大,D项正确;
答案选D。
8.D
【详解】A.常温下,水为液体,无法利用已知方程式及平衡常数计算,故A错误;
B.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少,则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,故B错误;
C.常温下,CO2分解产生O2的反应的平衡常数表达式K3=,故C错误;
D.A、B、C都错误,故D符合题意。
答案选D。
9.B
【分析】在同一化学反应中,用不同的物质表示化学反应速率,其数值之比等于化学计量数之比。因此可将各物质表示的反应速率都转化为B表示的反应速率,最后比较数值大小即可。
【详解】A.根据,将A表示的反应速率转化为用B表示,得v(B)=0.3mol·L-1·s-1;
B.v(B)=0.4mol·L-1·s-1;
C.根据,将C表示的反应速率转化为用B表示,得v(B)=0.3mol·L-1·s-1;
D.根据,将D表示的反应速率转化为用B表示,得v(B)=0.23mol·L-1·s-1;
综上,B项表示的速率最快;
故选B。
10.C
【详解】A.氯水具有漂白性,pH试纸先变红后褪色,故A不能达到目的;
B.测定测定锌与稀硫酸的反应速率,根据反应产生的气体的体积测定,需要使用的漏斗应该是分液漏斗,而长颈会导致气体逸出,故B不能达到目的;
C.电解中铁做阳极产生二价铁离子,而溶液中有氢氧根离子,能反应生成氢氧化亚铁,煤油能隔绝空气,故能长时间不变色,故C能达到实验目的;
D.液溴具有挥发性,又具有腐蚀性,能腐蚀橡胶塞,故D不能达到目的;
故选答案C。
【点睛】本题考查实验的设计合理性,是否达到实验目的,根据实验目的和物质的性质进行判断实验是否达到目的,注意实验装置的合理性。
11.D
【详解】影响化学反应速率的主要因素是物质的性质,而浓度、温度是影响化学反应速率的外界因素,比较温度、浓度对化学反应速率的影响时,只能针对同一化学反应而言,如Mg和盐酸剧烈反应,但无论温度多高、浓度多大,Cu都不与盐酸反应,所以无法比较题给两个反应的速率大小,D正确;故选D。
12.C
【详解】气体体积刚压缩平衡还未移动时,W的浓度是原来的2倍,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡的1.8倍,W的浓度减小,说明压缩体积、增大压强使平衡向逆反应方向移动,而增大压强,平衡向气体体积系数和减小的方向移动,所以(a+b)<(c+d),体积压缩,虽然平衡逆向移动,但Z的浓度仍然会增大,X的转化率变小,答案选C。
13.D
【分析】根据题目的反应,主要判断外界条件的变化对平衡和速率的应该结果即可。
【详解】A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移动,可增大乙醇的物质的量。选项A正确。
B.增大HBr浓度,平衡正向移动,有利于生成C2H5Br。选B正确。
C.若反应物增大至2 mol,实际上就是将反应物的浓度都增大至原来的2倍,比例不变(两次实验反应物的比例都是1:1,等于方程式中的系数比),只要反应物的投料比等于系数比,达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。
D.若起始温度提高至60℃,考虑到HBr易挥发性,温度升高化学反应速率加快,而反应物浓度减小能使化学反应速率变慢,故不一定能缩短到达平衡的时间。选项D错误。
故选D。
点睛:本题中的反应是反应前后物质的量不变的反应,但是考虑到反应是在水溶液中进行的,而生成的溴乙烷是不溶于水的,即本题中的溴乙烷应该是没有浓度的,所以选项D中是不需要考虑温度升高将溴乙烷蒸出的影响的。
14.(1)0.8mol
(2)不变
(3)1
(4)容器②中反应物浓度更大
(5) = 容器①和容器②为等效平衡,CO的转化率相同,均为80%,放出的热量为2mol×80%×41kJ mol-1=65.6kJ
【详解】(1)反应①中所给水蒸气过量,根据题目所给热化学方程式可知,消耗1molCO可以放出41kJ热量,该反应放热32.8kJ,说明反应了1mol×=0.8molCO,根据方程式可知生成H2的物质的量为0.8mol;
(2)该反应前后气体系数之和相等,压强不影响平衡,所以容器①的容积变为原来的一半,CO的平衡转化率不变;
(3)容器①和②的温度相同,所以平衡常数相同,根据(1)的分析可知,平衡时消耗CO、H2O各0.8mol,生成H2、CO2各0.8mol,所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的物质的量分别为0.2mol、3.2mol、0.8mol、0.8mol,该反应前后气体系数之和相等,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以K==1;
(4)两容器体积相等,容器②中投料更多,反应物的浓度更大,反应速率更快;
(5)该反应前后气体系数之和相等,压强不影响平衡,两容器的投料比相同,所以达到等效平衡,CO的转化率相同,均为80%,则容器②放出的热量为2mol×80%×41kJ mol-1=65.6kJ。
15.(1)0.05mol·L-1·s-1
(2)3A(g)+B(g) 2C(g)
(3)乙>甲>丙
【详解】(1)0~12s内,c(A)=0.8molL-1-0.2molL-1=0.6molL-1,v(A)=0.6molL-112s=0.05molL-1s-1。
(2)变化的物质的量浓度之比等于化学计量数之比,根据图象可知:前12s内c(A)=0.8molL-1-0.2molL-1=0.6molL-1,c(B)=0.5molL-1-0.3molL-1=0.2molL-1,
c(A):c(B)= 0.6molL-1:0.2molL-1=3:1,根据速率比等于化学计量数之比,v(A)=( 0.8molL-1-0.5molL-1)4s=0.075molL-1s-1,v(C)=0.05mol·L-1·s-1,v(A):v(C)= 0.075molL-1s-1:0.05mol·L-1·s-1=3:2,则a:b:c=3:1:2,则该反应的化学方程式为3A(g)+B(g) 2C(g)。
(3)根据速率比等于化学计量数之比,甲:v(A)=0.3mol·L-1·s-1;乙:v(B)=0.12mol·L-1·s-1,v(A)=0.36mol·L-1·s-1;丙:v(C)=9.6mol·L-1·min-1., v(A)=0.24mol·L-1·s-1.,则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为:乙>甲>丙。
16. 2~3 0.025 mol·L-1·min-1 CD 3X(g)+Y(g) 2Z(g) AC 10%
【详解】(1)① 相同通条件下,反应速率越大,相同时间内收集的气体越多;由表中数据可知,反应速率最大的时间段是2~3 min,故答案为:2~3;
② 3~4分钟时间段,收集的氢气体积=(576-464)mL=112mL,n(H2)==0.005mol,根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2(H2)=2×0.005mol=0.01mol,则v(HCl)==0.025 mol/(L min),故答案为:0.025 mol·L-1·min-1;
(2)A.加入蒸馏水,氢离子浓度减小,反应速率降低,故A不选;B.加入KCl溶液,氢离子浓度降低,反应速率降低,故B不选; C.加入KNO3溶液,相当于含有硝酸,硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气,故C选;D.加入CuSO4溶液,锌置换出铜,可形成原电池反应,加快反应速率,故D选;故答案为:CD;
(3)① 根据图知,随着反应进行,X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加,则X和Y是反应物而Z是生成物,反应达到平衡时,△n(X)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol,同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比,X、Y、Z的计量数之比=0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2,该反应的化学方程式是3X(g)+Y(g) 2Z(g)。故答案为:3X(g)+Y(g) 2Z(g);
② A.Y的体积分数在混合气体中保持不变,说明各物质的量不变,反应达到平衡状态,故A正确;
B.X、Y的反应速率比为3:1时,如果反应速率都是指同一方向的反应速率,则该反应不一定达到平衡状态,故B错误;
C.反应前后气体压强减小,当容器内气体压强保持不变时,各物质的物质的量不变,反应达到平衡状态,故C正确;
D.容器内气体的总质量始终保持不变,不以作为判断平衡的依据,故D错误;
E.生成 1 mol Y 的同时消耗 2 mol Z,均为逆速率,故E错误;
故答案为:AC;
③ 2 min 内 Y 的转化率为 =10%。故答案为:10%。
17. 吸热 K1×K2 < 较低 BC >
【详解】(1)反应②平衡常数随温度升高增大,说明升高温度平衡正向进行,正反应是吸热反应,反应③的平衡常数表达式为 K=
故答案为吸热;;
(2)反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S<0;分析反应特征可知反应①+②可得反应③,则平衡常数K3=K1×K2,计算不同温度下反应③的平衡常数,500 C时,K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5,800 C时,K3=K1×K2=2.52×0.15=0.375,结合温度变化分析,随温度升高,平衡常数减小,平衡逆向进行,所以判断反应③是放热反应,焓变△H<0,利用复合判据△G=△H-T△S < 0反应自发进行,所以反应③在只有在低温下能自发进行,
故答案为K1×K2;<;较低;
(3)A.缩小反应容器的容积,缩小反应容器的容积,压强增大,平衡向正向移动,故A错误;
B.扩大反应容器的容积,扩大反应容器的容积,压强减小,平衡逆向移动,故B正确;
C.由于K3=K1×K2,由表中数据可知,升高温度平衡常数减小,平衡逆向移动,故C正确;
D.使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故D错误;
E.从平衡体系中及时分离出CH3OH,生成物浓度减小,平衡正向移动,故E错误;
故选BC;
(4)500℃时K3=K1×K2=2.5,浓度商Qc= =1.4
故答案为>。
18.(1)40
(2)相同的时间内注射器内气体的体积多少
(3)温度较高时水蒸发成水蒸气
(4)过滤、洗涤、干燥
【详解】(1)实验探究温度对H2O2分解反应速率的影响时,变量应是温度,其余的量应相同,所以实验2中应加入5%H2O240毫升;
(2)在两次实验中,可通过相同的时间内注射器内气体的体积多少来比较H2O2分解反应速率的大小;
(3)实验2中水浴温度控制在80°C时,测定的反应速率会比真实值偏大,其原因除锥形瓶内气体受热膨胀外,还有温度较高时水蒸发成水蒸气;
(4)实验结束后若要将MnO2从混合物汇总分离出来,由于MnO2不溶于水,可采取的方法是过滤、洗涤、干燥。
19.(1)用试管收集气体,并用拇指堵住试管口,将试管口朝下靠近火焰,有爆鸣声
(2) 2NaHCO3Na2CO3+ H2O +CO2↑ 反应过程中溶液的碱性不断增强,不利于CO2的生成
(3) 7.5 mL 1 mol/L KHCO3 溶液中存在Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+ 2OH- (aq),HCO与OH-反应生成CO,CO 结合Mg2+形成质地疏松的MgCO3,使平衡正移,Mg(OH)2 膜溶解,增大了Mg与水的接触面积,产生气体速率加快
(4)BACDD
(5)3:2
【分析】镁与盐酸、水反应的实质都是与它们电离出的氢离子反应生成氢气。
【详解】(1)氢气具有可燃性,检验氢气的方法为用试管收集气体,并用拇指堵住试管口,将试管口朝下靠近火焰,有爆鸣声,证明是氢气;
(2)由图1可知加与不加镁条均产生二氧化碳,且二氧化碳数据均随时间的推移而增大,则产生二氧化碳的主要原因是碳酸氢钠分解,用化学方程式表示为2NaHCO3Na2CO3+ H2O +CO2↑;由图3可知随着时间的推移,溶液的pH增大,碱性增强,故图1中曲线②的数值低于曲线①的原因为反应过程中溶液的碱性不断增强,不利于CO2的生成;
(3)①实验目的是探究Na+或HCO加快了该反应的发生,而实验结论是HCO加快了该反应的发生,则实验4所选试剂与实验1相比阳离子不同,其余相同,应为7.5 mL 1 mol/L KHCO3;
②Mg与水反应生成Mg(OH)2和氢气,溶液中存在Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+ 2OH-(aq),HCO与OH-反应生成CO,CO 结合Mg2+形成质地疏松的MgCO3,使平衡正移,Mg(OH)2膜溶解,增大了Mg与水的接触面积,产生气体速率加快;
(4)测定固体组成总体思路,称取固体混合物→加热→用浓硫酸吸收产生的水→用碱石灰吸收产生的二氧化碳,为使固体分解产生的二氧化碳和水被完全吸收,需要通入空气,但空气中有水蒸气和二氧化碳,空气通入前先用碱石灰吸收空气中的二氧化碳和水,最后末端也需要用碱石灰防止空气中的水蒸气和二氧化碳回流如装置,因此装置顺序为BACDD;
(5)设固体浑浊物中Mg(OH)2的物质的量为xmol,MgCO3的物质的量为ymol,则58x+84y=3.42,,,18x+44y=3.42-2.00,联立二式,解得x=0.03,y=0.02,则固体浑浊物中n[Mg(OH)2]:n[MgCO3]=0.03mol:0.02mol=3:2。
20.(1) <
(2)小于
【详解】(1)由反应达平衡状态,所以,,所以 ,即,则有 ;因为决定速率的是反应Ⅱ,所以反应Ⅰ的活化能 E1远小于反应Ⅱ的活化能EⅡ。
(2)反应为放热反应,温度升高,反应1、Ⅱ的平衡均逆向移动,由于反应Ⅰ的速率大,导致c(N2O2)减小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度,即k随温度升高而增大,则升高温度后k2正增大的倍数小于k2逆增大的倍数。
21.
0.25tmol·L-1·min-1 1 逆向 > >
【分析】(1)α=×100%,计算出△n(CO2),再根据v(CO2)=计算;
(2)根据三段式结合平衡常数K=计算;根据Qc与K的关系判断平衡移动的方向,Qc>K,平衡逆移,Qc<K,平衡正移,Qc=K,平衡不移动;
(3)反应的△H>0,正反应为吸热反应,结合温度对平衡移动的影响分析判断;
(4)结合等效平衡的原理分析判断。
【详解】(1)△n(CO2)=1mol×50%=0.5mol,v(CO2)==== mol/(L min),故答案为:mol/(L min);
(2)
平衡常数K===1;容器B中的反应起始时Qc==4>K=1,平衡逆向移动,故答案为:1;逆向;
(3)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247.0 kJ·mol-1,△H>0,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正移,正>逆,故答案为:>;
(4)实验B相对于实验A相当于增大压强为A的2倍,平衡逆移,故2n(CO)A>n(CO)B,故答案为:>。
【点睛】本题的易错点为(4),要注意找到B容器与A容器的联系,结合平衡移动的原理分析判断。