第二章 化学反应速率与化学平衡同步习题
一、单选题(共14题)
1.对于合成氨反应,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H<0。达到平衡后,以下分析正确的是
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
2.汽车尾气净化的主要原理为:2NO+2CON2+2CO2 ΔH<0。在一定温度下,在一个体积固定的密闭容器中充入一定量的NO和CO,在t1时刻达到平衡状态。能判断该反应达到平衡状态的标志是
A.在单位时间内生成1mol CO2的同时消耗了lmol CO
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.相同时间内,形成CO2分子内键的数目是断开N2分子内键的数目的2倍
3.在容积为2L的恒容密闭容器中,一定温度下,发生反应:aM(g)+bN(g)cQ(g)。气体M、N、Q的物质的量随时间的变化如图所示,则下列叙述正确的是
A.该温度下此反应的平衡常数的值K=
B.a=2,b=1,c=1,0-5minM的平均反应速率为0.08mol L-1 min-1
C.若开始时向容器中充入2molM和1molN,达到平衡时,M的转化率大于50%
D.在5min时,再向体系中充入少量He,平衡向正向移动
4.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是
A.图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B.为排除阴离子对实验的干扰,可改为在甲中①试管中加入5滴0.1mol/L-1Fe2(SO4)3溶液
C.用图乙所示装置测定反应速率,可测定相同时间内收集到的氧气的体积
D.为检查图乙所示装置的气密性,可关闭A处活塞,将注射器活塞压缩一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位
5.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入2molA和1molB进行如下反应:,反应一段时间后达到平衡,测得生成0.8molC,且反应的前后压强之比为5:4(相同的温度测量),则下列说法正确的是
A.该反应的化学平衡常数表达式是
B.增加C可提高D的转化率
C.平衡时B的转化率是40%
D.保持容积不变充入Ar增大体系压强,则反应速率增大
6.下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
③温度和压强一定时混合气体密度不再变化
④c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1
⑤温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
⑥温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑦一定条件下,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑧温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化
A.②③④⑥ B.②⑥⑦⑧ C.①②⑥⑦ D.②⑤⑧
7.下列有关说法正确的是
A.在稀溶液中,;,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于
B.在一密闭容器中发生反应,增大压强,平衡正向移动,的值增大
C. ,则C的燃烧热
D.NH4NO3溶于水吸热,说明其溶于水不是自发过程
8.据文献报道:Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如图所示。下列叙述正确的是
A.该反应可产生清洁燃料H2
B.OH- 作为中间产物参与了该催化循环
C.该催化循环中Fe的成键数目没发生变化
D.该反应可消耗温室气体CO2
9.600℃时,在的恒容密闭容器中充入一定量的和H2O,发生反应:。反应过程中的部分数据如表所示:
0 1.20 0.60
10 0.80
20 0.20
下列说法正确的是
A.0~用表示的平均反应速率为
B.该反应在后才达到平衡
C.的平衡转化率为66.7%
D.温度升高至800℃时,反应平衡常数为0.64,则正反应为放热反应
10.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是
A.盛有2 mL 5%H2O2溶液的试管中滴入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,试管中迅速产生大量气泡
B.工业上合成氨反应N2(g)+ 3H2 (g) 2NH3(g) ΔH<0 选择加热到500 ℃
C.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+ I2(g) 2HI(g)
D.实验室可以采用排饱和食盐水收集氯气
11.对于已达平衡的可逆反应:,假设A、C状态始终保持不变,下列说法正确的是
A.增大压强,重新达到平衡时,C的浓度可能不变也可能减小
B.当混合气体的质量不变,说明反应一定达到平衡状态
C.在恒容容器中升高温度,达到新的平衡时,气体的密度可能比原平衡增大
D.增大压强,重新达到平衡时,C的产率可能减小
12.在一定条件下,对于反应 ,M的物质的量分数(M%)与温度、压强的关系如图所示,则下列判断正确的是
A., B.,
C., D.,
13.下列说法正确的是
A.吸热反应N2(g) + O2(g) = 2NO(g) 在高温下可自发进行,则反应的△S>0
B.电解法精炼铜时应将粗铜板作阴极
C.在外加电流的阴极保护法中,须将被保护的钢铁设备与直流电源的正极相连
D.电镀时应将待镀物品(镀件)与直流电源的正极相连
14.CO2催化加氢是碳中和的重要手段之一,以下是CO2加氢时发生的两个主要反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2>0
在体积为1L的两个恒容密闭容器中分别按表中所示充入一定量的CO2和H2,平衡体系中δ(CO)和δ(CH4)[]随温度变化关系如图所示。
容器 起始物质的量/mol
CO2 H2
甲 0.1 0.3
乙 1 3
下列有关说法错误的是
A.△H1<0
B.曲线d表示乙容器中δ(CO)随温度的变化
C.590℃时反应10min,某容器中。反应Ⅱ的v(正)<v(逆)
D.M点对应H2的总转化率为66.7%
二、填空题(共9题)
15.在密闭容器中,使 2 mol N2和 6 mol H2混合发生下列反应:N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g) Δ H<0。
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是 ;N2和H2的转化率比是 。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量 ;密度 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增加一倍,平衡将 。(填“正移”“逆移”或“不移动”,下同)
(4)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 。
(5)若容器恒容,绝热、加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将 (填“正移”“逆移”或“不移动”),达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。
16.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。请回答下列各题:
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<0,则该反应能够自发进行。已知该反应的ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。则上述氨气的合成反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
17.“碳达峰”“碳中和”“低碳”成为网络热词,其相关内容是二氧化碳导致的温室效应。二氧化碳的转化和利用成为一个重要的研究课题。回答下列问题:
(1)乙烯是一种重要的化工原料,利用和为原料可生产乙烯。已知相关热化学方程式如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①反应Ⅳ: 。
②在某种催化剂的作用下,在容积为2.0L的恒容密闭容器中充入和,体系中主要发生上述反应Ⅰ和反应Ⅳ两个竞争反应。反应进行时测得两种烃的物质的量随温度的变化如下图所示,该催化剂在840℃时主要选择 (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅳ”);520℃时,内用氢气表示反应Ⅳ的平均反应速率 (用含t的代数式表示)。
(2)多聚胺[]可捕捉环境中的,然后将其转化为甲醇,反应机理如下图所示:
该反应机理中,多聚胺的作用是 ,该反应机理的总反应的化学方程式是 。
(3)碳酸二甲酯(DMC)为一种非常重要的有机化工原料,华东理工大学以镁粉为催化剂,通过甲醇与反应成功制备了DMC:。
①上述反应达到平衡时,其他条件不变,向恒压密闭容器中充入少量,甲醇的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
②温度为TK,按投料比向恒容密闭容器中投料,平衡前后气体的压强之比为6:5,测得平衡体系中气体的压强为,则TK时该反应的压强平衡常数 (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
18.(1)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g) ΔH<0达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)。
a.升高温度 b.加入催化剂 c.减小CO2的浓度 d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
(2)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
浓度/(mol·L-1) 0.44 0.6 0.6
①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)= ;该时间内反应速率v(CH3OH)= 。
19.知反应mA(g)+nB(g)pC(g) ΔH<0,m+n
(1)表示反应物浓度增大的图象是 ,表示反应物浓度减小的图象是 ,表示生成物浓度增大的图象是 ,表示生成物浓度减小的图象是 。
(2)表示平衡正向移动的图象是 ,表示平衡逆向移动的图象是 。
20.I.CH4、CO2都是碳的重要化合物,实现碳及其化合物的相互转化,对开发新能源和降低碳排放意义重大。
(1)在一定条件下,可通过CH4与NOx反应除去NOx,已知有下列热化学方程式:
①
②
③
则 ;
(2)(在一恒容装置中,通入一定量CH4和NO2,测得在相同时间内,在不同温度下,NO2的转化率如图(横坐标为反应温度,纵坐标为NO2转化率/%):
则下列叙述正确的是___________。
A.若温度维持在200℃更长时间,NO2的转化率将大于19%
B.反应速率:b点的v(逆)>e点的v(逆)
C.平衡常数:c点=d点
D.提高c点时NO2的转化率和反应速率,可减小压强或增大c(CH4)
(3)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:;向一容积为2L的恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时H2的浓度为。则300℃时上述反应的平衡常数K= 。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的 (填“>”或“<”)0。
II.已知可逆反应的正、逆反应均为一级反应,v正=k正 c(A),v逆=k逆 c(B)且存在如下数据:
温度(K) 600 850
速率 常数 k正() 32 70
k逆() 8 12
(4)600K时,在容积为1L的恒容密闭容器中充入2mol气体A,已知反应过程中物质的浓度、速率常数和反应时间之间满足如下关系:,[c0(A)为反应物A的起始浓度,ct(A)、ct(B)分别为A,B任意时刻的浓度,k为反应速率常数,t为反应时间],则:
①t= min时反应达平衡。
②反应一段时间后A,B浓度相等,则这段时间内正反应的平均反应速率v= mol(L min)(保留整数)。(已知lg2=0.3,lg5=0.7)
21.NO是一种性质活泼的大气污染物,它能与很多物质发生反应。
Ⅰ、在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2 (g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
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)写出该反应的平衡常数表达式:K= 。已知:>,则该反应是 热反应。
(2)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 = 。
(3)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 。
a.及时分离除NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
Ⅱ、超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间(s) 0 1 2 3 4 5
c(NO)(mol/L) 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4
c(CO)(mol/L) 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)上述条件下反应能够自发进行,则该反应的△H 0(填写“>”、“<”、“=”)。
(2)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是 。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(3)某同学设计了三组实验,实验条件已经填在下面实验设计表中,分析表格我们可以看出该同学的实验目的主要是研究 和 对化学反应速率的影响。
实验编号 T(℃) NO初始浓(mol/L) CO初始浓度(mol/L) 催化剂的比表面积(m2/g)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 1.20×10-3 5.80×10-3 124
22.已知SO3分解反应为2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)。在1.0L密闭容器中加入10mol SO3(g),在一定温度进行上述反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30
总压强p/kPa 400 412 422 440 469 518 538 560 560
回答下列问题:
(1)欲提高SO3的平衡转化率,应采取的措施为 (填字母)。
a.增大压强 b.通入SO3 c.降低压强
(2)平衡时SO3的转化率为 ,该温度下的平衡常数Kw=
(3)研究表明,SO3(g)分解速率v=4×10﹣3×pSO3(kPa min﹣1),t=6h时,测得体系中pO2=55kPa,则此时的pSO3= kPa,v(SO3)= kPa min﹣1。
23.一氧化碳是一种重要的化工原料。
(1)高炉炼铁中发生的反应之一是:
FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) △H=-1kJ/mol。
温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比将
(填“增大”、“减小”或“不变”)。
已知1100℃时,该反应平衡常数K=0.263,现测得高炉中(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,此时该反应 .
A.向正反应向向进行 B.处于平衡状态 C.向逆反应方向进行
(2)合成氨工业中需将原料气中的CO变成CO2除去。在密闭密器中将CO和H2O混合加热到800℃,达到下列平衡:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0
若平衡时n(H2O)/n(CO)=1,则CO转化为CO2的转化率为 。
(3)用CO和H2经如下两步反应制得甲酸甲醛:
CO+2H2→CH3OH
CO+CH3OH→HCOOCH3
已知反应①中CO的转化率为80%,反应②中两种反应物的转化率均为85%,则2.52tCO最多可制得甲酸甲醛多少吨?(写出计算过程)。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】A.升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,可知升高温度对逆反应的反应速率影响更大,故A错误;
B.增大压强,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,可知对正反应的反应速率影响更大,故B正确;
C.减小反应物浓度,正反应速率减小,平衡逆向移动,可知对正反应的反应速率影响更大,故C错误;
D.加入催化剂,平衡不移动,正反应速率等于逆反应速率,催化剂对正逆反应的反应速率有同等程度的影响,故D错误;
选B。
2.C
【详解】A.在单位时间内生成1mol CO2的同时消耗了1mol CO,根据方程式,从反应开始到平衡,都符合这等量关系,不能判断是否达到平衡状态,故A不选;
B.容器的体积不变,反应体系都是气体,气体的质量不变,从反应开始到平衡,密度始终不变,混合气体的密度不再改变不能判断是否达到平衡状态,故B不选;
C.反应体系都是气体,气体的质量不变,混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明气体的总物质的量不变,该反应前后气体的物质的量发生变化,因此能够说明达平衡状态,故C选;
D.1个CO2分子内含有2个C=O,1个N2分子内含有1个N≡N,根据化学方程式,生成2molCO2的同时消耗1molN2,反应达到平衡,即在相同时间内,若形成CO2分子内键的数目是断开N2分子内键的数目的4倍,则反应达到平衡,而相同时间内,形成CO2分子内键的数目是断开N2分子内键的数目的2倍,说明正逆反应速率不相等,反应没达到平衡状态,故D不选;
故选C。
3.C
【详解】达到平衡时,△n(M)=0.8mol-0.4mol=0.4mol,△n(N)=0.4mol-0.2mol=0.2mol,△n(Q)=0.2mol,所以a:b:c=2:1:1,化学方程式为2M(g)+N(g)Q(g)。
A.平衡时,c(M)=0.4mol÷2L=0.2mol/L,c(N)=c(Q)=0.2mol÷2L=0.1mol/L,K==25,故A错误;
B.v(M)==0.04mol L-1 min-1,故B错误;
C.在该条件下,M的转化率为50%,由于该反应前气体体积大于反应后气体体积,若开始时向容器中充入2molM和1molN,相当于增大压强,平衡正向移动,达到平衡时,M的转化率大于50%,故C正确;
D.平衡时向体系中充入少量He,浓度不变,因此化学平衡不移动,故D错误;
故选C。
4.B
【详解】A.反应速率可以通过观察产生气泡的快慢来判断,则图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小,A正确;
B.甲中①试管中加入5滴0.1mol/LFe2(SO4)3溶液后,两支试管中SO浓度、Fe3+和Cu2+浓度均不相同,无法排除阴离子干扰,不能确定Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,B错误;
C.反应速率可以用单位时间内产生气体的体积表示,要测定反应速率,需要记录反应产生的气体体积及反应时间,C正确;
D.关闭A处活塞,将注射器压缩拉出一定距离,若气密性不好,气体被排出,活塞不能回到原位,若气密性良好,活塞能回到原位,D正确;
故选B。
5.C
【解析】
根据压强之比等于物质的量之比,反应前后的压强之比为5:4,3mol:xmol=5:4,得出x=2.4,则反应后根据量的关系得出C为固体,D为气体。
【详解】A. 该反应的化学平衡常数表达式是,故A错误;
B. 根据上面分析C为固体,增加C,平衡不移动,故B错误;
C. 平衡时B的转化率是,故C正确;
D. 保持容积不变充入Ar增大体系压强,浓度不变,反应速率不变,故D错误。
综上所述,答案为C。
6.D
【分析】分析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,据此判断。
【详解】①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI,不符合化学方程式中的系数比,正逆反应速率不相等,不能判定反应达到平衡状态,错误;
②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,正确;
③密度是混合气的质量和容器容积的比值,该反应是反应前后气体的物质的量不变的反应,所以温度和压强一定时混合气体密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,错误;
④c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1的状态只是反应的一个特定状态,不一定能说明反应达到平衡状态,错误;
⑤温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化,说明反应达到平衡状态,正确;
⑥该反应为气体总量不变的反应,温度和体积一定时,容器内压强始终不变,不能作为平衡状态的标志,错误;
⑦混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,温度和体积一定时,混合气体的平均相对分子质量始终不变,不能作为平衡状态的标志,错误;
⑧温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化,说明碘的浓度不再变化,可以作为平衡状态的标志,正确;
答案选D。
7.A
【详解】A.由于浓硫酸稀释时也会放热,所以将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,故A正确;
B.反应达到平衡时为该反应的平衡常数,温度不变,平衡常数不变,故B错误;
C.C的燃烧热是指1molC完全燃烧生成CO2(g)时放出的热量,选项所给方程式中生成的是CO(g),故C错误;
D.熵变和焓变共同决定了反应能否自发进行,吸热过程在一定温度下也能自发进行,故D错误;
综上所述答案为A。
8.A
【分析】Fe(CO)5催化反应的一种反应机理为:Fe(CO)5Fe(CO)4COOH-Fe(CO)4H- + CO2Fe(CO)4(HOH)H-Fe(CO)4(H)2 + OH- Fe(CO)4H2Fe(CO)4 + H2Fe(CO)5,由反应机理图可知,总反应为CO + H2OCO2+ H2,其中OH-参与了该催化循环,生成清洁燃料H2和温室气体CO2,据此分析解答。
【详解】A. 由反应机理图可知,总反应为CO + H2OCO2+ H2 ,所以该反应可产生清洁燃料H2,故A正确。
B. 由反应机理图可知:OH- 作为催化剂参与了该催化循环,不是中间产物,故B错误;
C. 由反应机理图可知,Fe的成键数目变化为:5个共价键→6个共价键→5个共价键→4个共价键→5个共价键,即催化循环中Fe的成键数目发生变化,故C错误;
D. 由反应机理图可知,总反应为CO + H2OCO2+ H2,所以该反应可生成温室气体CO2,消耗CO,没有消耗CO2,故D错误;
故答案为:A 。
9.D
【详解】A.0~用表示的平均反应速率,故A错误;
B.由表格数据可知,10min时消耗CO为0.4mol,则消耗的H2O也为0.4mol,此时容器中H2O的物质的量为:0.20mol,而20min时H2O的物质的量也是0.20mol,说明反应在10min已经达到平衡状态,故B错误;
C.由以上分析,达到平衡时CO消耗0.4mol,转化率为,故C错误;
D.600℃时由以上分析可知,平衡时产生二氧化碳和氢气的物质的量均为0.4mol,CO的物质的量为0.80mol,H2O的物质的量为0.20mol,此时平衡常数K=,温度升高至800℃时,反应平衡常数为0.64,说明升高温度K减小,平衡逆向移动,逆向为吸热放应,正向为放热反应,故D正确;
故选:D。
10.D
【详解】A.盛有2 mL 5%H2O2溶液的试管中滴入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,试管中迅速产生大量气泡,是因为该反应中氯化铁做了过氧化氢分解的催化剂,与化学平衡无关,不能用勒夏特列原理来解释,A不符合;
B. N2(g)+ 3H2 (g) 2NH3(g) ΔH<0 ,则高温不利于氨的合成,选择加热到500 ℃是因为该条件下催化剂活性最大、反应速率大,但不能用勒夏特列原理来解释, B不符合;
C.H2(g)+ I2(g) 2HI(g) 气体分子总数不变,加压平衡不移动,H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深,是由于加压后有色碘蒸气浓度增大,不能用勒夏特列原理来解释,C不符合;
D.氯水中存在,增大氯离子浓度,有利于平衡左移、抑制氯气溶解,故实验室可以采用排饱和食盐水收集氯气,能用勒夏特列原理来解释,D符合;
答案选D。
11.D
【详解】A.增大压强,体积减小,C的浓度增大,故A错误;
B.若B为气体,则反应过程中气体的总质量始终不变,不能根据总质量判断平衡状态,故B错误;
C.该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,若B为气体,气体的总质量不变,则气体的密度不变,若B为固体,则气体的总质量减小,所以密度减小,故C错误;
D.若B为固体,增大压强,平衡不移动,C的产率不变,若B为气体,增大压强,平衡逆向移动,C的产率减小,故D正确;
故选D。
12.B
【详解】由图可知,等压下温度升高,M的物质的量的分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,故正反应是一个放热反应,即,已知p1>p2,由图示可知,等温下压强越大,M的物质的量的分数越大,说明增大压强,平衡逆向移动,即a+b<c+d,故,综上所述,,,故答案为:B。
13.A
【详解】A选项,吸热反应N2(g) + O2(g) = 2NO(g)在高温下可自发进行,说明在第一象限图,则反应的△S>0,故A正确;
B选项,电解法精炼铜时应将粗铜板作阳极,故B错误;
C选项,在外加电流的阴极保护法中,须将被保护的钢铁设备与直流电源的负极相连,故C错误;
D选项,电镀时应将待镀物品(镀件)与直流电源的负极相连,故D错误。
综上所述,答案为A。
【点睛】电解精炼铜时粗铜作阳极,纯铜作阴极,电解液为含铜离子的盐溶液,电镀时被镀金属作阴极,镀层金属作阳极,镀层金属的盐溶液为电解质溶液。
14.C
【详解】A.反应Ⅱ,升高温度,平衡正向移动,因此bd代表δ(CO)随温度的变化,则ac代表δ(CH4)随温度的变化,升高温度,δ(CH4)减小,说明平衡逆向移动,逆向是吸热,正向是放热反应即△H1<0,故A正确;
B.乙容器相对于甲容器来说,反应速率增大(相当于在甲的基础上,又加入了二氧化碳和氢气),加压,平衡正向移动,因此平衡时δ(CO)的量减小,因此曲线b表示甲容器中δ(CO)随温度的变化,曲线d表示乙容器中δ(CO)随温度的变化,故B正确;
C.590℃时反应10min,,,得到和,得到x=0.04,y=0.04,n(CO)=0.04mol,n(H2O)=0.12mol,n(CO2)=0.02mol,n(H2)=0.1mol,某容器中。则此时反应Ⅱ达到平衡,即υ(正)=υ(逆),故C错误;
D.根据C中得到的结论计算M点对应H2的总转化率为,故D正确。
综上所述,答案为C。
15.(1) 1:3 1:1
(2) 变小 不变
(3)正移
(4)逆移
(5) 逆移 小于
【详解】(1)在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应物起始量之比等于化学计量数之比,转化的量也为化学计量数之比,所以平衡浓度之比也为化学计量数之比,即1:3;转化率×100%,故N2和H2的转化率比是为1:1。
(2)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应是放热反应,升温平衡逆向进行,气体总质量不变,气体总物质的量增大,M=可知,混合气体的平均相对分子质量变小;混合气体总质量和体积不变,平衡后气体密度ρ=,所以密度不变。
(3)当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增加一倍,相当于增大压强,平衡正向移动。
(4)平衡时充入氩气但压强不变,故体积增大,由于氩气是惰性气体,不参与反应,所以相当于参与反应的气体压强减小,故平衡逆向进行。
(5)升温,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,反应吸热使体系温度降低,故达到新平衡后,温度小于原来的2倍。
16. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 能
【详解】(1)1 g H2完全转化为NH3,放出的热量为15.4 kJ,3molH2,放出热量为92.4kJ,故热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(2)根据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。
17.(1) -246.4 反应Ⅳ
(2) 作催化剂
(3) 减小
【解析】(1)
①分析已知热化学方程式与生成乙烯的热化学方程式中物质的转化关系,应用盖斯定律可知,。②由图中存在的物质可知,840℃时,主要存在乙烯,故该催化剂主要选择生成乙烯的反应,即反应Ⅳ。时反应Ⅳ生成,则反应速率;
(2)
分析反应机理循环图可知,多聚胺为催化剂。根据反应机理中的箭头方向及相关物质可知,总反应是催化剂、反应生成和,则化学方程式是;
(3)
①恒压时向该容器中充入,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,反应物的平衡转化率减小。②由三段式可得:
恒温恒容密闭容器中,压强之比等于物质的量之比,平衡前后压强之比为,则,,所以平衡时气体的总物质的量为,,,。
18. c、e ①>② 0.04 mol·L-1 0.16 mol·(L·min)-1
【详解】(1)正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低,故选c、e;
(2)此时的浓度商Qc=1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故v(正)>v(逆);设平衡时生成物的浓度为(0.6 mol·L-1+x),则甲醇的浓度为(0.44 mol·L-1-2x),根据平衡常数表达式400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1;
由表可知,甲醇的起始浓度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,10 min内变化的浓度为1.6 mol·L-1,故v(CH3OH)=0.16 mol·(L·min)-1;
19. ① ④ ③ ② ①② ③④
【详解】图象①v′正>v′逆,t1时v′正突增,故为增大反应物浓度,平衡正向移动;图象②v′正>v′逆,t1时v′逆突减,故为减小生成物浓度,平衡正向移动;图象③v′逆>v′正,t1时v′逆突增,故为增大生成物浓度,平衡逆向移动;图象④v′逆>v′正,t1时v′正突减,故为减小反应物浓度,平衡逆向移动。
(1)表示反应物浓度增大的图象是①,表示反应物浓度减小的图象是④,表示生成物浓度增大的图象是③,表示生成物浓度减小的图象是②;
(2)正反应速率大于逆反应速率,平衡右移,正反应速率小于逆反应速率,平衡左移;表示平衡正向移动的图象是①②,表示平衡逆向移动的图象是③④。
20.(1) 1750.6
(2)A
(3) 25 <
(4) 0.023 87
【详解】(1)第①个方程式2倍减去第②个方程式的2倍,再减去第③个方程式,则 1750.6;故答案为: 1750.6。
(2)A. 若温度维持在200℃更长时间,NO2反应生成N2O4,因此NO2的转化率将大于19%,故A正确;B. 温度越高,反应速率越快,因此反应速率:b点的υ(逆)<e点的υ(逆),故B错误;C. 温度越高,平衡逆向移动,平衡常数减低,因此平衡常数:c点>d点,故C错误;D. 提高c点时NO2的转化率和反应速率,可减小压强,平衡逆向移动,转化率减小,故D错误;综上所述,答案为A。
(3)根据题意建立三段式,则300℃时上述反应的平衡常数。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则温度越高,平衡常数减小,说明逆向移动,即逆向是吸热反应,正向是放热反应,即该反应的<0;故答案为:25;<。
(4)①达到平衡,则有υ正=k正 c(A)=υ逆=k逆 c(B),,,,解得x=1.6,,解得t=0.023min,因此t=0.023min时反应达平衡;故答案为:0.023。
②反应一段时间后A,B浓度相等,得到浓度都为1 mol L 1,,t=0.0115min,则这段时间内正反应的平均反应速率;故答案为:87。
21. K= 放 b 1.5×10-3mol·L-1·s-1 c < C、D 温度 催化剂比表面积
【详解】(1)在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2 (g),由平衡常数定义可知该反应的平衡常数表达式:K=。已知:>,温度升高,K值减小,由K的表达式可知,平衡逆向移动,则正反应为放热反应;
(2)由方程式计量数之比各物质的浓度变化量之比,对照图中浓度数据,二氧化氮又是生成,所以,曲线b代表NO2的变化;用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v =(0.005-0.002)mol/L/2s= 1.5×10-3mol/(L·s);
(3)a及时分离出NO2气体,反应速率降低,错误;b.适当升高温度,反应速率加快,但平衡向逆反应方向移动,错误;c.增大O2的浓度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,正确;d.催化剂不能改变平衡状态,错误;选c。
Ⅱ、(1)NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2。分子数由多到少,是熵减过程,由焓变与熵变联合判断,反应能够自发进行,则该反应的△H<0;
(2)A.催化剂不影响平衡移动,错误;B.升高反应体系的温度,平衡逆向移动,NO转化率降低,错误;C.降低反应体系的温度,平衡正向移动,NO转化率提高,正确;D.缩小容器的体积,平衡向分子数减小方向移动即平衡正向移动,NO转化率提高,正确。选C、D。
(3)分析表中数据,本实验是控制变量研究法,反应物初始浓度不变,一是温度变化,二是催化剂的比表面积的变化。通过这两个变化来研究它们对此反应化学反应速率的影响。
22. c 80% 64 290 1.16
【分析】在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,所以计算时,可以将物质的量转化为压强。利用三等式,求转化率和平衡常数。
【详解】(1)2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g),提高SO3的平衡转化率,则平衡正向移动。a增大压强,向气体体积减小的方向移动,逆向移动,a不符合题意;b通入SO3,总效果相当于加压,转化率降低,b不符合题意;c降低压强,正向移动,SO3转化率增加,符合题意,答案选c;
(2)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压比,开始10mol SO3压强为400 kPa,平衡时压强为560 kPa,则总物质的量为14mol,利用三等式,
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)
开始的物质的量mol 10 0 0
转化的物质的量mol 2x 2x x
平衡的物质的量mol 10-2x 2x x
平衡时总物质的量为14mol,则10-2x+2x+x=14,x=4mol,
SO3反应了8mol,转化率为=0.8=80%,
,答案为80% 64;
(3)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,pO2=55kPa,则分解的pSO3=110 kPa,开始是pSO3=400kPa,剩余290 kPa,带入速率公式v=4×10﹣3×pSO3(kPa min﹣1)= 4×10﹣3×290(kPa min﹣1)=1.16 kPa min﹣1;答案为290 kPa 1.16 kPa min﹣1。
23. 减小 A 50.0% n(CO)=2.52× =9×104mol
设用于制备的CO的物质的量为x,用于和甲醇反应的CO的物质的量为y,
用于和甲醇反应的CO为y,则x+y=9×104mol,80%x=y,x=5×104mol,y=4×104mol,n(HCOOCH3)=4×104mol×85%=3.4×104mol,m(HCOOCH3)=3.4×104mol×60g·mol-1=2.04×106g=2.04t,2.52tCO最多可制得甲酸甲醛2.04t。
【分析】(1)反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动;计算浓度商,与平衡常数比较;
(2)利用三段式法计算;
(3)利用反应转化率、质量守恒列式计算。
【详解】(1)反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小;
(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1,Q==0.25<0.263,反应向正反应方向进行;
答案选A;
(2)若平衡时n(H2O)/n(CO)=1,根据反应方程式可知,起始时H2O和CO物质的量相等,设H2O和CO的物质的量都为1mol
平衡时转化xmolCO,
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始(mol):1 1 0 0
转化(mol):x x x x
平衡(mol):1-x 1-x x x
则=1,x=0.5,则CO转化为CO2的转化率为×100%=50%;
(3)n(CO)=2.52× =9×104mol,设用于制备甲醇的CO物质的量为x,用于和甲醇反应的CO为y,则x+y=9×104mol,80%x=y,x=5×104mol,y=4×104mol,n(HCOOCH3)=4×104mol×85%=3.4×104mol,m(HCOOCH3)=3.4×104mol×60g·mol-1=2.04×106g=2.04t,2.52tCO最多可制得甲酸甲醛2.04t。
答案第1页,共2页
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