第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题
1.某温度下,在2L恒容密闭容器中,加入3 molA 和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)。反应5 min后达到平衡,测得反应前后的压强之比为25:26。下列说法不正确的是
A.该温度下,该反应的平衡常数表达式为K =
B.该条件下反应到达平衡,v(A)=0.06mol/(L·min)
C.该条件下,在该容器中继续投入3 molA和2 mol B,反应物的转化率增大
D.温度不变,增大压强,平衡向左移动,化学平衡常数K不变
2.升高温度时,化学反应速率加快,主要原因是
A.该化学反应的过程是吸热的
B.反应物分子能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多
C.该化学反应的过程是放热的
D.分子运动速率加快,使反应物分子间的碰撞机会增多
3.反应A+3B=2C+4D在四种不同情况下的反应速率如下,大小顺序为
①v(A)=1.5mol/(L·min)
②v(B)=0.08mol/(L·s)
③v(C)=1.5mol/(L·s)
④v(D)=4.0mol/(L·min)
A.①>②>③>④ B.④>①>③>② C.②>①>③>④ D.③>②>①>④
4.下列各组反应(金属粉末均为0.1 mol),在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是
金属(粉末状) 酸的浓度及体积 反应温度/°C
A Mg 6mol·L-1硝酸10mL 60
B Mg 3 mol·L-1盐酸10mL 30
C Fe 3 mol·L-1盐酸10mL 30
D Mg 0.5 mol·L-1硫酸10mL 30
A.A B.B C.C D.D
5.在2L的密闭容器中发生反应3A+B2C,若最初加入A、B的物质的量都是4mol,若10s后测得A的平均速率是0.12mol/(L s),则此时容器中B的物质的量是
A.1.6mol B.2.8mol C.3.2mol D.3.6mol
6.下列说法错误的是
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行
B.ΔH>0、ΔS<0的反应控制温度不能自发进行
C.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0
D.NH4HCO3(g)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57kJ·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
7.探究 Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 反应的速率影响因素,设计了以下实验, 下列说法正确的是
实验序号 0.1 mol/L Na2S2O3 溶液/mL 蒸馏水 0.2 mol/LH2SO4 溶液/mL 反应温度 浑浊出现时间/s 备注
1 10 0 10 20℃ 10
2 10 x 5 20℃ 16
3 10 0 10 50℃ 5 第10 秒开始浑浊不再增多
4 10 6 4 50℃ 8
A.x=6
B.3 号瓶用 Na2S2O3 来表示 0-10 s 的速率为 0.01 mol·L-1·s-1
C.由 2 号瓶和 3 号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
D.由 1 号瓶和 4 号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
8.下列实验操作、现象及结论都正确的是
选项 实验操作 现象 结论
A 将少量加水溶解后,滴加稀酸化,再滴加溶液 溶液变成红色 已变质
B 向苯酚浊液中滴加溶液 浊液变清且无气体产生 苯酚的酸性强于的酸性
C 向2支盛有不同浓度的溶液的试管中同时加入5%溶液,观察实验现象 产生气泡的快慢不同 其他条件相同时,反应物浓度越高,反应速率越快
D 将火柴头浸入水中,片刻后取少量溶液于试管中,加入溶液、稀硝酸和溶液 有白色沉淀出现 说明火柴头中含有氯元素
A.A B.B C.C D.D
9.下列有关说法正确的是
A.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化
B.加入催化剂,单位体积内反应物分子中活化分子百分数不变
C.人们把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子,把活化分子具有的能量叫活化能
D.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将含0.5 molH2SO4的浓硫酸与含1mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ
10.在某一恒温容积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)2C(g)。反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.0~t2时,v正>v逆
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入C
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数KⅠ
A.自由基CNS·的电子式是:
B.反应速率的大小顺序:①>②>③>④
C.反应路径④经过了2个中间体和3个过渡态
D.IM12转化为OCS和N2时,需断裂O-N键和C-N键
12.向恒温和绝热的两个体积均为2.0L的恒容密闭容器中分别充入4.0molNO和4.0molO3,发生反应:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),在起始温度相同的条件下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(NO)随时间变化的情况如表。
时间/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40
甲 n(NO)/mol 4.0 3.0 2.2 1.6 1.2 0.8 0.6 0.6 0.6
乙 4.0 2.9 1.7 1.0 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8
下列说法错误的是
A.乙容器为绝热容器
B.该反应的△H<0
C.甲容器中用O2表示0~20s内的平均反应速率为1.4mol·L-1·s-1
D.若在甲容器中充入的是2.0molNO和2.0molO3,则平衡后得到1.7molO2
13.在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g)△H<0,t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程(I、Ⅱ)如图所示。下列说法中不正确的是
A.t0~t1时,v(正)>v(逆)
B.I、Ⅱ两过程分别达到平衡时,A的体积分数Ⅰ=Ⅱ
C.t2 时刻改变的条件可能是向密闭容器中加A物质
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ=Ⅱ
二、填空题
14.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:
(1) m+n_________p(填“>”“=”“<”)。
(2)若加压时,A的质量分数_________。(填“增大”“减小”或“不变”,下同)
(3)若加入A(体积不变),则B的转化率_________。
(4)若降低温度,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,维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”)。
15.有一可左右滑动的密封导热隔板,当拔起销钉后,两侧分别开始进行如图所示的可逆反应,隔板随之开始移动。
各物质的起始加入量
物质 H2 Br2(g) HBr X Y Z R
物质的量(mol) 2.0 2.0 5.0 设x 8.0 0.50 1.5
当x在一定范围内变化时,均可因为隔板的导热作用而调节反应器左右两侧的温度,使两侧反应都达到平衡。在整个反应过程中隔板始终左滑,一段时间后,隔板恰好处于反应器左端1/3处不动,达平衡后保持温度不变。试回答:
(1)化学方程式中R物质的化学计量数n为(填编号,下同)_______。
A.3 B.4 C.5 D.6
(2)若x=6.5,则右侧反应在起始时向____方向(填“正反应”或“逆反应”)进行;欲使起始反应维持向该方向进行,则x的取值范围为______。
(3)若已知ΔH 1<0,ΔH2<0,x分别为6.5和7.0时,在这两种情况下,反应分别达到平衡状态(Ⅱ)时,请比较H2体积分数[分别记作φ(H2)、φ(H2')]的相对大小_________。
A.φ(H2)>φ(H2') B.φ(H2)<φ(H2')
C.φ(H2)=φ(H2') D.不能确定
(4)若x=6.5时,左右两侧反应体系达平衡后,设法向左侧容器中再充入a mol氢气,当左、右两侧反应体系再次平衡时(隔板平衡点位置不变,下同)a的取值范围是_______。
(5)若x=6.5时,且左右两侧反应体系均达到平衡后,如向右侧反应体系中充入b mol氦气,片刻后,使容器两侧又均达到平衡。则右侧化学平衡将向_________方向(填“正反应”或“逆反应”)移动;b的最大值应小于______。
16.2019年10月27日,国际清洁能源会议(ICCE2019)在北京开幕,碳化学成为这次会议的重要议程。甲醇、甲醛(HCHO)等碳化合物在化工、医药、能源等方面都有广泛的应用。
(1)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H=akJ mol-1
①按=2投料比将H2与CO充入VL恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。则a___(填“>”或“<”)0;压强p1、p2、p3由小到大的关系是___。
②在温度为T1℃,向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应,起始时c(H2)=c(CO)=2.0mol·L-1。达到平衡时,CO的转化率为图3中的M点对应的转化率,则在该温度下,对应的N点的平衡常数为___(保留3位有效数字)。
(2)工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=+203kJ mol-1.该反应的逆反应速率表达式为v逆=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示:
CO浓度(mol·L-1) H2浓度(mol·L-1) 逆反应速率(mol·L-1·min-1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述数据可得该温度下,c2=___,该反应的逆反应速率常数K=__L3·mol-3·min-1。
17.在一体积为2L的密闭容器中充入1molN2、2molH2。在催化剂作用下发生可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),NH3的物质的量随时间变化如图所示。回答下列问题:
(1)0~1min的反应速率v1与2~3min的反应速率v2相比较,v1___(填“>”“=”或“<”)v2,1~2min的反应速率v(H2)=___mol·L-1·min-1.
(2)从图象可以看出,前3min内,1~2min反应速率最快,1~2min反应速率变快的原因是___。
(3)反应最大限度是在___min时,此时密闭容器中总物质的量为___mol。
(4)研究发现降低温度有利于平衡向生成NH3的方向移动,而工业实际采用在较高温度下进行反应的原因是___。
三、实验题
18.为探究Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液的反应规律,某同学进行实验如下:
已知: (橙色) +H2O (黄色) + 2H+
(1)进行实验ⅰ和ⅱ:
序号 操作 现象
ⅰ 向2 mLpH=2的0.05 mol/LK2Cr2O7的橙色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液(pH约为9)3滴 溶液变绿色(含Cr3+)
ⅱ 向2 mLpH=8的0.1 mol/L的K2CrO4黄色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液3滴 溶液没有明显变化
①用离子方程式表示饱和Na2SO3溶液pH约为9的原因:______________________。
②用离子方程式解释i中现象:______________________。
(2)继续进行实验ⅲ:
序号 操作 现象
ⅲ 向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05 mol/LK2Cr2O7的橙色溶液3滴 溶液变黄色
为了说明产生上述现象的原因,补充实验ⅳ:
向2 mL蒸馏水中滴加pH=2的0.05 mol/L K2Cr2O7橙色溶液3滴,溶液变成浅橙色。
①补充实验ⅳ的目的是______________________。
②用化学平衡移动原理解释iii中现象:______________________。
③根据实验ⅰ~ⅲ,可推测:Na2SO3溶液和铬( VI)盐溶液的反应与溶液酸碱性有关。
a.碱性条件下,Na2SO3溶液和铬( VI)盐溶液不发生氧化还原反应;
b.______________________。
④向实验ⅲ所得黄色溶液中继续滴加硫酸,产生的现象证实了上述推测。该现象是______________。
19.I.KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录:
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
温度/℃ 30 40 50 60 70
显色时间/s 160 80 40 20 10
回答下列问题:
(1)该反应的离子方程式为_______。
(2)该实验的目的是_______。
(3)实验试剂除了1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液外,还需要的试剂是_______,实验现象为_______。
II.为了提高煤的利用率,人们先把煤转化为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 s 1 000 s
c(H2)/(mol·L-1) 5.00 3.52 2.48
c(CO)/(mol·L-1) 2.50
(4)在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是_______mol/L,
(5)1 000 s时H2的转化率是_______。
四、计算题
20.一定条件下,在10 L密闭容器中发生反应3A(g) + B(g) 2C(s)。开始时加入4 mol A、6 molB和2 molC,在 2 min末测得C的物质的量为4 mol。
请回答:
(1)用A的浓度变化表示反应的平均速率___________;
(2)在2 min末,B的物质的量浓度为___________;
(3)若改变下列一个条件,推测该反应的速率发生的变化(填“增大”、“减小”或“不变”)
①加入合适的催化剂,化学反应速率___________;
②充入1 mol C,化学反应速率___________;
③将容器的体积变为5 L,化学反应速率___________。
21.在一个固定体积为2升的密闭容器中,充入2molA和1molB,发生如下反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),2分钟反应达到平衡,此时C的浓度为1.2 mol/L。
①2分钟内用B表示的平均反应速度为___________________;
②若容器温度升高,平衡时混合气体的平均摩尔质量减小,则正反应为_____________(填 “吸热”或“放热”)反应。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【分析】由反应5 min后达到平衡,测得反应前后的压强之比为25:26可知,该反应为气体体积增大的反应,反应的化学方程式为3A(g)+2B(g)4C(g)+2D(g),设平衡时D的物质的量为2amol,由题意可建立如下三段式:
由反应前后的压强之比等于反应前后气体的物质的量之比可得:5:(5+a)=25:26,解得a=0.2,则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为2.4mol、1.6mol、0.8mol、0.4mol。
【详解】A.由分析可知,反应的平衡常数表达式为K =,故A正确;
B.由分析可知,A的平均速率v(A)= =0.06mol/(L·min),故B正确;
C.该条件下,在该容器中继续投入3 molA和2 mol B相当于增大压强,该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,故C错误;
D.该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,反应的平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,故D正确;
故选C。
2.B
【详解】A.无论是放热反应还是吸热反应,升高温度,反应速率都会加快,A错误;
B.升高温度,分子能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,B正确;
C.放热反应和吸热反应,升高温度,反应速率都会加快,C错误;
D.升高温度,主要使分子能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,D错误;
故选B。
3.D
【分析】由于不同物质的速率之比等于其化学计量数之比,反应速率与化学计量数的比值越大,反应速率越大,以此来解答。
【详解】①v(A)/1=1.5mol/(L·min);
②v(B)/3=0.08mol/(L·s)=0.0267 mol/(L·s)=1.6 mol/(L·min);
③v(C)/2=1.5mol/(L·s)=0.75 mol/(L·s)=45 mol/(L·min);
④v(D)/4=4.0mol/(L·min)=1.0 mol/(L·min);
所以该反应进行的速率大小顺序为③>②>①>④,答案选D。
4.B
【详解】硝酸与镁反应不生成氢气,Mg比Fe活泼,与酸反应较剧烈;B和D相比较,B氢离子浓度较大,反应速率较大。
故选B。
5.C
【详解】由同一反应中各物质化学计量数之比等于化学反应速率之比可知,10s后测得A的平均速率是0.12mol/(L s),此时容器中B的物质的量是4mol—0.12mol/(L s) × ×10s ×2L=3.2mol;
故选C。
6.A
【详解】A.根据ΔH TΔS<0,反应能自发进行,则ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行,故A错误;
B.根据ΔH TΔS<0,反应能自发进行,ΔH>0、ΔS<0的反应在任何温度下都不能自发进行,故B正确;
C.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s),△S<0,在室温下可自发进行,根据ΔH TΔS<0,则该反应的△H<0,故C正确;
D.NH4HCO3(g)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+1857kJ/mol,△H>0,吸热反应不易发生,则反应能自发进行的原因是ΔS>0,即体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,故D正确;
答案选A。
7.D
【详解】A.研究外界条件对反应速率的影响时,需要控制唯一变量,锥形瓶1、2、3要保证溶液总体积为20mL才能满足条件,所以由10+x+5=20,可得x=5,A错误;
B.3号瓶中溶液总体积为20mL,所以,第10秒开始浑浊不再增多,即10s时完全反应,所以速率为,B错误;
C.2号瓶和3号瓶硫酸浓度不同,温度也不同,3号瓶温度高,硫酸浓度也大,出现浑浊所需时间短,速率大的原因不仅是温度的影响,C错误;
D.1号瓶与4号瓶,4号瓶硫酸浓度虽然小,但是温度高,出现浑浊所需时间短,所以可以得出温度越高反应速率越快,D正确;
故选D。
8.D
【详解】A.将少量加水溶解后,滴加稀酸化,酸性条件下能被氧化为,再滴加溶液,溶液变成红色,不能说明已变质,选项A错误;
B.向苯酚浊液中滴加溶液,发生反应生成苯酚钠和碳酸氢钠,浊液变清且无气体产生,现象正确,但苯酚的酸性弱于的酸性(酸性:苯酚),结论错误,选项B错误;
C.和反应生成和,无气体产生,现象错误,选项C错误;
D.将火柴头浸入水中,片刻后取少量溶液于试管中,加入溶液、稀硝酸和溶液,发生反应生成了白色沉淀,说明火柴头中含有氯元素,选项D正确;
答案选D。
9.D
【详解】A. 化学平衡发生移动,温度不变,平衡常数不发生变化,故A错误;
B. 加入催化剂,降低反应的活化能,更多的分子变成活化分子,单位体积内反应物分子中活化分子百分数增大,故B错误;
C. 人们把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子,把活化分子具有的平均能量与反应物分子所具有的平均能量之差叫活化能,故C错误;
D. 在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,浓硫酸稀释时放热,若将含0.5 molH2SO4的浓硫酸与含1mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ,故D正确;
故选D。
10.B
【分析】根据图象中v逆的变化判断,在0~t1的时间段平衡向正反应方向移动,v逆在增大,在t1~t2时间段内,v逆不变,达到平衡,在t2时改变外界条件,发现逆反应速率突然增大,但在达到平衡后,逆反应速率没有发生变化,说明最终达到的平衡是等效,根据反应特点是气体体积不变的反应,在容器体积随气体的体积变化而变化,故浓度保持不变,故最终达到的平衡时反应速率不变。
【详解】A.在t1~t2时间段内,v逆保持不变,说明达到平衡,v正=v逆,故A不正确;
B.t2时刻v逆突然增大,且达到平衡时v逆和t1~t2时间段内速率相等,说明改变的条件向密闭容器中加入C,由于是等体积气体的反应,容器体积发生了变化,故平衡未发生移动,故B正确;
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,由于等体反应及平衡速率没有发生变化,说明A的体积分数Ⅰ=Ⅱ,故C不正确;
D.平衡常数只与温度有关,根据题目中温度恒定,说明Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数KⅠ=KⅡ,故D不正确;
故选答案B。
【点睛】此题考查速率图象中部分图线的理解,根据逆反应速率的变化可以判断平衡移动的方向,及达到平衡的时间,该反应的特点是个容积可变,且又是等体反应,故容器体积随气体的变化而变化,实质是浓度保持不变的反应,根据速率的影响因素判断图象中速率特点。
11.A
【详解】A.自由基中有单电子,则CNS·的电子式是: ,故A项错误;
B.由能量变化曲线可知,活化能大小顺序:④>③>②>①,故反应速率快慢为①>②>③>④, 故B项正确;
C.反应路径④经过的中间体是IM41 、IM42 ,过渡态是TS41、TS42 、TS43 ,故C项正确;
D.对比产物OCS、N2与IM12的结构可知,该转化过程中,需断裂O-N键和C- N键,故D项正确。
故本题选A。
12.C
【详解】A.因为乙中反应先达到平衡,说明甲中反应速率较慢,体系温度较低,而平衡时NO变化量大,说明该反应为放热反应,乙中温度升高,是绝热容器,选项A正确;
B.因为乙中反应先达到平衡,说明甲中反应速率较慢,体系温度较低,而平衡时NO变化量大,说明该反应为放热反应,△H<0,选项B正确;
C.甲中,0~20s内,,选项C错误;
是气体体积不变的反应,其平衡常数为,在甲中充入2.0molNO和2.0mol,其中、均为充入4.0molNO和4.0mol时的一半,故平衡时为充入4.0molNO和4.0mol时的一半,即,选项D正确。
答案选C。
13.C
【详解】A.由图象分析可以知道,t0~t,反应正向进行,v(正)>v(逆),故A正确;
B.t2时刻改变条件后达到平衡时,逆反应速率不变,说明和原平衡等效,A的体积分数Ⅰ=Ⅱ,故B正确;
C.向密闭容器中加A,正反应速率瞬间增大,逆反应速率瞬间不可能增大,不符合图象,所以C选项是不正确的;
D.t2时刻改变条件后达到平衡逆反应速率不变,说明和原平衡等效,所以Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数I=Ⅱ,故D正确;
故答案选C。
【点睛】本题的难点是t2时刻改变的条件。该反应特点是A(g)+B(g)2C(g),且在恒温恒压条件下,根据图象可知,t2时刻改变条件后,逆反应速率瞬间增大,达到新平衡后,逆反应速率和原平衡相等,因此改变的条件应是向密闭容器中加C,建立了等效平衡。
14. > 减小 增大 增大 不变 变浅
【分析】(1)当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则方程式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和;
(2)反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和,加压平衡正向移动;
(3)加热A平衡正向移动,B的转化率增大;
(4)达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,降温平衡逆向移动;
(5)催化剂不影响平衡移动;
(6)维持容器内压强不变,充入氖气时,容器的体积增大,所有反应物和生成物的浓度都会减小。
【详解】(1)达到平衡后,当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则方程式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和,故m+n>p。
(2)增大压强时,平衡向着方程式中气体的计量数之和增大的反应方向移动,即向着正反应方向移动,则A的质量分数减小。
(3)若加入A(体积不变),平衡向着正反应方向移动,则B的转化率增大。
(4)正反应放热,若降低温度,平衡逆向移动,C的物质的量减少,B的物质的量增大,所以二者的浓度比值将增大。
(5)催化剂对化学平衡移动没有影响,所以若加入催化剂,该反应平衡时气体混合物的总物质的量不变。
(6)若B是有色物质,A、C均为无色物质,维持容器内压强不变,充入氖气时,反应体系气体的压强减小,B物质浓度减小,所以体系颜色变浅。
15.(1)D
(2) 正反应 6.0<x<8.0
(3)A
(4)0<a<0.25
(5) 逆反应 1.75
【详解】(1)左侧是反应前后体积不变的可逆反应,即始终满足物质的量是9mol;平衡后左侧体积减小,右侧体积增大,这说明右侧反应是体积增大的可逆反应,因此3+4<2+n,即n>5,答案选D。
(2)平衡时右侧气体的物质的量是9mol×2=18mol。若x=6.5,则起始时右侧气体的物质的量是(6.5+8.0+0.5+1.5)mol=16.5mol<18mol,所以右侧反应在起始时向正反应方向进行;欲使起始反应维持向该方向进行,则(x+8.0+0.5+1.5)<18,即x<8;根据方程式可知:
因此x的最小值不能低于6,即取值范围是6<x<8。
(3)两种情况下,反应到达平衡时左右两侧混合物总的物质的量分别均为9mol、18mol,这说明x=6.5时右侧反应中转化率高,反应放热多。由于左侧反应是放热反应,温度高平衡向逆反应方向进行,所以最终平衡时氢气的含量高,答案选A。
(4)由于平衡时右侧气体的物质的量是左侧的2倍,则根据方程式可知:
这说明右侧气体的物质的量的最大值是4.5+13.5=18.5,因此18.5=2(9+a),解答a=0.25,所以a的取值范围是0<a<0.25;
(5)若x=6.5时,且左右两侧反应体系均达到平衡后,如向右侧反应体系中充入b mol氦气,右侧压强增大,要保证隔板平衡点位置不变,则需要减少气体的物质的量,因此右侧化学平衡将向逆反应移动;根据方程式可知:
因此满足7.25mol+9mol+bmol=18mol,解得b=1.75,即b的最大值应小于1.75。
16. < p3<p2<p1 4.17 0.2 1.0×104
【详解】(1)①根据图3,当压强为p1时,CO的平衡转化率随温度的升高而降低,即温度升高,平衡逆向移动,又温度升高,平衡向吸热方向移动,所以逆反应方向是吸热反应,则a<0;当温度为T1时,由p3到p1,CO的平衡转化率升高,即平衡向气体系数之和减小的方向移动,此时压强增大,故压强由小到大为p3<p2<p1;
②由图3可以看出,M点与N点的温度相同,则M点与N点的平衡常数相同,列出三段式:
则
(2)根据表中数据列出方程组:0.1k×c=8、kc2c=16、kc20.153=6.75,三式联立解得c2=0.2,k=104。
17. = 0.225 反应放热,温度升高 3 2.5 低温下反应速率太小,较高温度下可以加快反应速率,提高产率
【详解】(1)0~1min的反应速率v1= 与2~3min的反应速率v2=相比较,v1=v2,1~2min的反应速率v(H2)==0.225mol·L-1·min-1。故答案为:=;0.225;
(2)从图象可以看出,前3min内,1~2min反应速率变快的原因是反应放热,温度升高。故答案为:反应放热,温度升高;
(3)3min时,氨的物质的量基本不再发生变化,反应达到平衡状态,反应最大限度是在3min时,
此时密闭容器中总物质的量为0.75mol+1.25mol+0.5mol=2.5mol。故答案为:3;2.5;
(4)研究发现降低温度有利于平衡向生成NH3的方向移动,而工业实际采用在较高温度下进行反应的原因是低温下,催化剂活性太小,反应速率太小。故答案为:低温下反应速率太小,较高温度下可以加快反应速率,提高产率。
18. +H2O+OH- +3+8H+=2Cr3++3+4H2O 排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响 (橙色) +H2O (黄色) + 2H+溶液中大量的(或OH-)与H+结合导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄 酸性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液发生氧化还原反应,生成Cr3+ 溶液变绿
【详解】(1)①饱和Na2SO3溶液中存在亚硫酸根离子的水解而显碱性,水解离子方程式为:+H2O+OH-;
②溶液没有明显变化是因为重铬酸根离子具有强氧化性,在酸性溶液中能氧化亚硫酸根离子为硫酸根离子,反应的离子方程式为:+3+8H+=2Cr3++3+4H2O;
(2)①本组实验是向饱和亚硫酸钠溶液中滴加K2Cr2O7溶液,会稀释K2Cr2O7溶液,可能会对溶液颜色产生影响,所以补充实验的目的是:排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响;
②溶液中存在化学平衡: (橙色) +H2O (黄色) + 2H+,由于是向饱和亚硫酸钠溶液中滴加K2Cr2O7溶液,所以过量,溶液中大量的(或OH-)与H+结合导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄;
③根据实验ⅰ~ⅲ,可推测:Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液的反应与溶液酸碱性有关,碱性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,酸性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液发生氧化还原反应,生成Cr3+;
④向实验iii所得黄色溶液中继续滴加硫酸,溶液中存在化学平衡: (橙色) +H2O (黄色) + 2H+,加入氢离子平衡逆向进行,重铬酸根离子氧化亚硫酸根离子,本身被还为铬离子,得到绿色溶液,所以该现象是溶液变绿。
19.(1)4I-+O2 + 4H+ = 2I2+ 2H2O
(2)探究温度对化学反应速度的影响
(3) 淀粉 溶液变蓝
(4)1.26×10-3mol/(L·s)
(5)50.4%
【详解】(1)KI溶液在酸性条件下能与氧气反应,碘离子被氧气氧化成碘单质,同时会有水的生成,故答案为:4I-+O2 + 4H+ = 2I2+ 2H2O;
(2)由表中数据可知只有温度不同,实验目的为探究温度对反应速率的影响,故答案为:探究温度对化学反应速度的影响;
(3)实验试剂除了1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液外,还需要的试剂是淀粉溶液,现象为无色溶液变蓝色,可以检验产物中有碘单质的生成,故答案为:淀粉;溶液变蓝;
(4)1000s内用H2表示的化学反应速率为:,由速率之比等于化学计量数之比可知1 000 s内用CO表示的化学反应速率为: ,答案为:1.26×10-3mol/(L·s);
(5)1000s时氢气转化:,结合反应可知,转化的CO为:,CO的转化率为:,故答案为:50.4%;
20. 0.15 mol·(L·min)-1 0.5 mol·L-1 增大 不变 增大
【分析】一定条件下,在10 L密闭容器中发生反应3A(g) + B(g) 2C(s)。开始时加入4 mol A、6 molB和2 molC,在 2 min末测得C的物质的量为4 mol。依此可建立如下三段式:
【详解】(1)用A的浓度变化表示反应的平均速率为=0.15 mol·(L·min)-1;答案为:0.15 mol·(L·min)-1;
(2)在2 min末,B的物质的量浓度为=0.5 mol·L-1;答案为:0.5 mol·L-1;
(3)①加入合适的催化剂,可降低反应的活化能,使活化分子的百分数增多,化学反应速率增大;
②因为C呈固态,充入1 mol C,对反应物和生成物的浓度都不产生影响,所以化学反应速率不变;
③将容器的体积变为5 L,则反应物的浓度增大,化学反应速率增大。答案为:0.5 mol·L-1;增大;不变;增大。
21. 0.2 mol·L-1·min-1 吸热
【详解】
①2分钟内用B表示的平均反应速度为;故答案为:0.2 mol·L-1·min-1;
②若容器温度升高,平衡时混合气体的平均摩尔质量减小,说明平衡正向移动,故正反应为吸热反应。故答案为:吸热。