第二章 化学反应速率与平衡 学情检测 2023-2024学年高二化学人教版(2019)选择性必修1
一、选择题
1.《天工开物》中记载分离金和银的方法:“凡足色金参和伪售者,唯银可入,余物无望焉。欲去银存金,则将其金打成薄片剪碎,每块以土泥裹涂,入坩埚中硼砂熔化,其银即吸入土内,让金流出以成足色。然后入铅少许,另入坩埚内,勾出土内银,亦毫厘具在也。”下列说法错误的是( )
A.硼砂的作用是和银反应
B.金银合金的硬度比银的大
C.“打成薄片剪碎”的目的是增大接触面积
D.银的熔点低于金的
2.下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.在金属钠与足量水反应中,增加水的量能加快反应速率
B.的催化氧化是一个放热反应,所以降低温度,反应速率加快
C.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,可改用98%的浓硫酸加快生成氢气速率
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取,用碳酸钙粉末比块状反应要快
3.一个5L的容器里,盛入8.0mol某气态反应物,5min后,测得这种气态反应物还剩余6.8mol,这种反应物的化学反应速率为( )
A.0.012mol/(L·min) B.0.024mol/(L·min)
C.0.036mol/(L·min) D.0.048mol/(L·min)
4.在实验或生活中为了控制反应速率,下列做法错误的是( )
A.用过氧化氢制取氧气时可加入少量的二氧化锰以加快反应速率
B.为加快制取氢气的速率可以用锌粒代替锌片
C.为降低浓硫酸与 Cu 反应制备 SO2 的速率可以采用稀硫酸代替浓硫酸
D.为了延长疫苗的保质期在运输和保存的过程中最好保持较低的温度
5. 铁粉投入到足量的 的稀硫酸的烧杯中, 时铁粉刚好全部溶解(假设反应后溶液体积不变),下列表示这个反应的速率正确的是( )
A. B.
C. D.
6.向某密闭容器中充入和,发生反应: 。下列反应方向和平衡移动推断均正确的是( )
选项 已知条件 反应方向 平衡移动
A 任何温度下都能自发进行 平衡后压缩容器体积,平衡向逆反应方向移动
B 较低温度下能自发进行 平衡后压缩容器体积,平衡不移动,且不变
C 较高温度下能自发进行 平衡后升温,平衡向逆反应方向移动,达到平衡后减小
D 较高温度下能自发进行 平衡后加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
7.室温下,某溶液初始时仅溶有P和Q且浓度相等,同时发生以下两个反应:①P+Q=X+Z;②P+Q=Y+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分Q、X的浓度随时间变化情况如图所示(溶液体积变化忽略不计,Y、Z均可溶于水)。下列说法错误的是( )
A.反应①的活化能比反应②的活化能大
B.0~20min内,Z的平均反应速率为6×10-3mol L-1 min-1
C.反应30min时,v1:v2=2:3
D.45min时Y的浓度为0.24mol L-1
8.把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有50mL 0.1mol L-1盐酸溶液的烧杯中,该铝片与盐酸反应,产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系,可用如图所示的坐标曲线来表示,下列推论错误的是( )
A.O→a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和稀盐酸
B.a→b段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C.t=c时刻,反应处于平衡状态
D.t>c,产生氢气的速率降低的主要原因是溶液中H+浓度下降
9.用图示装置探究Cl2的漂白原理,其中红纸①是干燥的,红纸②~④分别用下表中的试剂润湿。向中心Ca(ClO)2粉末上滴加几滴盐酸,迅速盖上培养皿,产生大量黄绿色气体,红纸变化如下。
编号 试剂 红纸变化
① — 不褪色
② 蒸馏水 逐渐褪色
③ 饱和食盐水 几乎不褪色
④ NaHCO3溶液 快速褪色
下列对于该实验的分析错误的是( )
A.对比①②的现象,说明红纸褪色涉及反应Cl2+H2O HCl+HClO
B.对比②③的现象,不能说明能使红纸褪色的微粒是HClO
C.对比②③④的现象,说明c(HClO)越大,漂白效果越好
D.④中试剂可用碳酸钙悬浊液或Na2CO3溶液代替
10.反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,v(SO2)与 v(SO3)相等
D.容器内气体的浓度 c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)=2∶1∶2
11.对于xA(g)+yB(g) zC(g)+wD(g)的平衡体系,当升高温度时,体系的平均相对分子质量从26变成39,则下列说法正确的是( )
A.x+y>z+w,正反应是放热反应 B.x+y>z+w,正反应是吸热反应
C.x+y<z+w,逆反应是放热反应 D.x+y>z+w,逆反应是吸热反应
12.往一定容积的反应容器中充入2molNO和,发生化学反应,在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强 温度/℃ NO达到所列转化率需要时间/s
50% 90% 98%
1.0 30 12 250 2830
90 25 510 5760
8.0 30 0.2 3.9 36
90 0.6 7.9 74
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在、90℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
D.若反应速率以表示,在、30℃条件下,转化率0~50%时段NO的反应速率为5mol/s
二、非选择题
13.某科研小组研究臭氧脱除SO2和NO工艺,反应原理及反应热、活化能数据如下:
反应I:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H1=-200.9kJ·mol-1 Ea1=+3.2kJ·mol-1
反应II:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6kJ·mol-1 Ea2=+58kJ·mol-1
已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g)3O2(g)。
向容积一定的反应器中充入含1.0molNO、1.0molSO2的模拟烟气和2.0molO3,改变温度,反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示,下列说法错误的是( )
A.Q点一定为平衡状态点
B.相同温度下NO的转化率远高于SO2,主要原因是Ea1小于Ea2
C.300℃后,SO2转化率接近于零且不再变化,主要原因是O3分解
D.其他条件不变,扩大反应器的容积可以降低NO和SO2单位时间内的转化率
14.某研究性学习小组探究硫的化合物的制备和性质。
(1)Ⅰ.制备二氧化硫
用70%的浓硫酸与固体反应制备气体。
制备气体最合适的发生装置是 (填写字母)。
(2)Ⅱ.制备硫代硫酸钠已知:硫代硫酸钠易与酸反应。反应原理:室温时,往、混合溶液中均匀通入气体,一段时间后,溶液中有大量黄色浑浊物出现,然后浑浊物开始由黄变浅,当混合溶液pH值接近于7时,停止通入气体。制备反应分三步进行
反应i:;
反应ii:;
反应iii的化学方程式为 。
(3)当pH值接近于7时,停止通入的原因是 。
(4)Ⅲ.探究浓度对反应速率的影响相同温度下,按下表中的体积将溶液、溶液与蒸馏水温合,并采集反应后浑浊度传感器数据。
实验标号 V(蒸馏水)/mL
A 1.5 3.5 10
B 2.5 3.5 9
C 3.5 3.5 8
D 3.5 2.5 9
E 3.5 1.5 10
通过实验绘制出的浑浊度随时间变化关系如图所示:
①实验C、D、E探究 溶液浓度对反应速率的影响。
②结合图像分析,溶液、溶液二者相比, 溶液浓度的改变对化学反应速率的影响更大。
(5)Ⅳ.探究性质资料:在酸性溶液中氧化,反应为:。向某浓度的过量酸性溶液(含淀粉)中通入一定量后,停止通气,刚开始时溶液无明显变化,t秒后溶液突然变蓝。某实验小组提出假设:t秒前生成了,但继续与溶液中的反应,且该反应速率较快,故溶液没有立刻变蓝,请写出与反应的离子方程式 。
15.目前,大规模和低成本制取氢能实质上都是通过烃重整实现的,该过程主要是甲烷水蒸汽重整,包括以下两步气相化学催化反应:
反应I:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ mol 1
反应II:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= 41 kJ mol 1
(1)则反应:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=
(2)已知在某种催化剂的作用下,反应I的正反应的活化能为312 kJ mol 1,则该反应逆反应的活化能为 。
(3)将2molCO和1molH2O充入某容积不变的绝热密闭容器中,发生反应II。
①能判断反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达到平衡的是 。
A.CO的消耗速率等于CO2的消耗速率
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.容器内气体压强不再变化
②达到平衡时,氢气的物质的量分数为20%,则CO的转化率为 ,计算该温度时反应的平衡常数K= 。
(4)下图表示反应时间均为6小时,甲烷水蒸汽重整法制氢气使用不同催化剂时氢气的产率与温度的关系。判断a点是否处于平衡状态: (填“是”或“否”),分析该反应750℃以后氢气的产率趋于相同的原因是 。
16.氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g)
△H1 =-907.0 kJ/mol
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)
△H2=-1269.0 kJ/mol
若4NH3(g) +6NO(g) 5N2(g) +6H2O(g)的正反应活化能为E正 kJ/mol,则其逆反应活化能为 kJ/mol(用含E正的代数式表示)。
(2)在一定条件下,向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应:4NH3(g) +6NO(g) 5N2(g) +6H2O(g),其他条件相同时,在甲、乙两种催化剂的作用下,NO的转化率与温度的关系如图所示。
①工业上应选择催化剂 (填“甲”或“乙”)。
②M点是否为对应温度下NO的平衡转化率,判断理由是 。温度高于210℃时,NO转化率降低的可能原因是 。
(3)已知:NO2(g) +SO2(g) NO(g)+SO3(g) △H<0.向密闭容器中充入等体积的NO2和SO2,测得平衡状态时压强对数1gp(NO2)和lgp(SO3)的关系如下图所示。
①ab两点体系总压强pa与pb的比值 = ;同一温度下图象呈线性变化的理由是 。
②温度为T2时化学平衡常数Kp= ,T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】【解答】A.硼砂的作用是帮助熔化,不和银发生化学反应,A符合题意;
B.合金的硬度一般比其组分大,则金银合金的硬度比银的大,B不符合题意;
C.“打成薄片剪碎”的目的是增大接触面积,加快金属熔化的反应速率,C不符合题意;
D.向坩埚中加入金银合金,其银即吸入土内,让金流出’,说明银熔化,可得银的熔点低于金的,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A、根据“ 入坩埚中硼砂熔化 ”,可知硼砂的作用是熔化;
B、合金的硬度比成分金属更大;
C、碎片粉碎可以增大固体的接触面积;
D、 其银即吸入土内,让金流出以成足色 ,可知银的熔点更低。
2.【答案】D
【解析】【解答】A.增加水的量,水为纯液体,不影响反应速率,反应速率不变,故A不符合题意;
B.降低温度,反应速率减小,故B不符合题意;
C.浓硫酸和锌反应生成二氧化硫,不生成氢气,故C不符合题意;
D.相同质量的粉末状碳酸钙比块状碳酸钙表面积大,反应物接触面积越大,化学反应速率越大,则实验室用碳酸钙和盐酸反应制取,用碳酸钙粉末比块状反应要快,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.固体和纯液体浓度是个定值,增加其量不改变化学反应速率
B.任何反应,降低温度,化学反应速率都降低
C.浓硫酸与稀硫酸反应原理发生改变
D.增大固体表面积,化学反应速率加快
3.【答案】D
【解析】【解答】v== 0.048mol/(L·min)
故答案为:D
【分析】此类算速率的题的易错点在于,容易忽略体积,只拿物质的量的变化量来算化学反应速率
4.【答案】C
【解析】【解答】A.二氧化锰可做催化剂,能够加快过氧化氢分解产生氧气的速率,A选项不符合题意;
B.用锌粒代替锌片,增大反应物的接触面积,反应速率加快,即制取氢气的速率加快,B选项不符合题意;
C.稀硫酸与浓硫酸的性质不同,稀硫酸和铜不反应,而浓硫酸生成二氧化硫,C选项符合题意;
D.疫苗的主要成分是蛋白质,蛋白质在高温下易变性,因此为了延长疫苗的保质期在运输和保存的过程中最好保持较低的温度,D选项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、二氧化锰是催化剂,可以加快反应速率;
B、增大固体接触面积,加快化学反应速率;
C、稀硫酸和铜不反应;
D、降低温度,减缓化学反应速率。
5.【答案】D
【解析】【解答】A.固体的浓度为常量,因此不用固体表示反应速率,A不符合题意;
B.用H2SO4表示的反应速率,B不符合题意;
C.反应过程中产生H2的浓度无法确定,C不符合题意;
D.用FeSO4表示的反应速率,D符合题意;
故答案为:D
【分析】5.6g铁粉的物质的量,铁与稀硫酸反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,0.1molFe完全反应,则消耗的n(H2SO4)=0.1mol,反应生成n(H2)=0.1mol。
6.【答案】A
【解析】【解答】A.若,则熵增加,正反应放热反应,根据,可知任何温度下都能自发进行;平衡后压缩容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,故A符合题意;
B.反应前后气体分子数不变,加压,平衡不移动,体积减小,增大,故B不符合题意;
C.若,则熵减小,正反应放热反应,根据,可知较低温度下能自发进行,故C不符合题意;
D.由A可知,,任何温度下都能自发进行;平衡后加入催化剂,平衡不移动,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】平衡移动的判断;
增大反应物浓度,平衡朝正向移动,被增加的反应物转化率减小,另一种反应物浓度增大,减小反应物的浓度则反之;
增大生产物浓度,平衡朝逆向移动,反应物的转化率减小,减少生成物的浓度则反之;
增大压强,减小体积,平衡朝气体体积缩小的方向移动,减小压强,增大体积则反之;
升高温度,平衡朝吸热方向移动,降低温度则反之。
7.【答案】B
【解析】【解答】根据X的生成量可计算出反应①和反应②中的其它几个物质的相关变化量,从图中可以看出P、Q的初始量均为0.6mol/L;
A.v1=k1c2(P)=,v2=k2c2(P)=,则为定值,10min时,由图可知,Δc(X)=0.12mol/L,Δc(Q)=0.3mol/L=Δc(X)+Δc(Y),则Δc(Y)=0.3mol/L-0.12mol/L=0.18mol/L,即,相同条件下反应①的速率小于反应②,所以反应①的活化能大于反应②,故A不符合题意;
B.0~20min内,Z的变化量与Q的变化量相同,所以Δc(Z)=Δc(Q)=0.3mol/L,Z的反应速率,故B符合题意;
C.v1=k1c2(P)=,v2=k2c2(P)=,则为定值,10min时,由图可知,Δc(X)=0.12mol/L,Δc(Q)=0.3mol/L=Δc(X)+Δc(Y),则Δc(Y)=0.3mol/L-0.12mol/L=0.18mol/L,即始终为定值,故C不符合题意;
D.45min时,Q的浓度约为0.2mol/L,Δc(Q)=Δc(X)+Δc(Y)=0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L,根据,可得Y的浓度=0.4mol/L×=0.24mol/L,故D不符合题意,
故答案为:B。
【分析】A.反应速率较小,则其活化能较大。
B.反应速率的表达式为v=,物质的反应速率之比等于计量系数之比。
C.v1=k1c2(P)=,v2=k2c2(P)=,则。
D.根据45min时Q的浓度和。
8.【答案】C
【解析】【解答】A.铝的表面有一层致密的Al2O3,对内部的Al单质起到一定的保护作用;因此图像中,开始不生成氢气,是因为发生的是氧化铝与盐酸的反应;A项不符合题意;
B.在反应过程中,盐酸浓度减小,会导致反应速率减小;但由于反应放热会使溶液温度升高,从而导致反应速率加快,由于a→b阶段,反应速率是加快的,所以温度升高是其主要原因,B项不符合题意;
C.Al与盐酸的反应不是可逆反应,所以不存在平衡状态,C项符合题意;
D.随着反应进行,体系内温度会升高,盐酸浓度会下降,因此t>c时,产生氢气速率下降的原因是盐酸浓度下降导致的,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】空气中久置的铝片,表面会因被氧化而生成一层致密的氧化物薄膜,对内部的Al单质起到一定的保护作用;因此图像中,开始不生成氢气,是因为发生的是氧化铝与盐酸的反应;随后Al与盐酸反应生成氢气,开始温度较低,由于反应放热导致温度升高反应速率加快;再随后,氢离子浓度减小对反应速率的影响变得更为明显,所以又会出现反应速率减小的现象。
9.【答案】D
【解析】【解答】A.①说明干燥氯气无漂白性,②红纸褪色,②说明氯水具有漂白性,氯水中发生的反应为Cl2+H2O HCl+HClO,故A不符合题意;
B.氯气不溶于饱和食盐水,③几乎不能发生氯气与水的反应,对比②③的现象说明Cl-没有漂白性,但不能说明使红纸褪色的微粒是HClO还是H+,故B不符合题意;
C.由于Cl2+H2O HCl+HClO,酸性HClO<H2CO3,则NaHCO3与HCl反应,不与HClO反应,使上述平衡向右移动,HClO增多,则④中c(HClO)最大,②③④中c(HClO)大小为④>②>③,由红纸变化可知,c(HClO)越大,褪色速率越快,漂白效果越好,故C不符合题意;
D.由于酸性HClO> ,若用Na2CO3代替NaHCO3,会发生HClO+Na2CO3=NaHCO3+NaClO反应,使c(HClO)减小,漂白效果差,则不能用Na2CO3代替NaHCO3,故D符合题意;
故答案为D。
【分析】干燥的氯气不具备漂白性,氯水具有漂白性是由于 Cl2+H2O HCl+HClO ,加入饱和食盐水,由大量的氯离子,抑制可反应的进行,因此导致HClO的含量减少,不利于漂白,而加入碳酸氢钠,消耗大量的盐酸促使反应向右进行,产生大量的HClO,漂白性强。反应④不能用碳酸钙或者碳酸钠代替,因此次氯酸会被消耗
10.【答案】A
【解析】【解答】A. 在恒压绝热容器中反应,反应是放热反应,温度不断上升,当容器内的温度不再变化,达到平衡,故A符合题意;
B. 恒压容器,容器内的压强始终不变,因此不能作为判断平衡的标志,故B不符合题意;
C. 相同时间内,v(SO2)与
v(SO3)相等,缺少正反应还是逆反应,因此不能作为判断平衡的标志,故C不符合题意;
D. 容器内气体的浓度 c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)=2∶1∶2不能作为判断平衡的标志,故D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】注意反应条件,不能形成思维定式,恒压条件,容器的压强始终不改变。
11.【答案】B
【解析】【解答】A.如果x+y>z+w,升高温度时平衡应该向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,A项不符合题意;
B.如果x+y>z+w,升高温度时平衡应该向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,B项符合题意;
C. 如果x+y<z+w,升高温度平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,C项不符合题意;
D. 如果x+y>z+w,升高温度平衡应该向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,逆反应是放热反应,D项不符合题意;
故答案为:B。
【分析】由于反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律可知,反应前后,混合气体的总质量保持不变。由公式可知,体系的平均相对分子质量(M)增大,则平衡向着气体分子数(n)减小的方向移动。据此分析选项。
12.【答案】D
【解析】【解答】A.升高温度,NO达到相同转化率需要的时间长,A不符合题意 ;
B.当温度相同时,增大压强,NO达到相同转化率需要的时间缩短了,B不符合题意 ;
C. 当转化率为98%时反应已达平衡,无法判断已达到平衡,C不符合题意 ;
D.往一定容积的反应容器中充入2molNO和1molO2,在 、30℃条件下,NO转化率达到50%,时间为0.2s,NO的反应速率为5 mol/s,D符合题意 ;
故答案为:D 。
【分析】A.升高温度,NO达到相同转化率需要的时间长 ;
B.当温度相同时,增大压强,达到相同转化率需要的时间缩短 ;
C. 当转化率为98%时反应已达平衡,无法判断已达到平衡 ;
D.根据转化率计算反应速率。
13.【答案】A
【解析】【解答】A.图示为相同时间内的转化率,还会受到反应速率的影响,且图像中属于描点法所得图像,Q点不一定为图像的最高点,则不一定为平衡点,A项符合题意;
B.根据题目所给信息可知Ea1小于Ea2,活化能越小反应速率越快,相同条件下反应更易发生,所以相同温度下NO的转化率远高于SO2,B项不符合题意;
C.据图可知300℃后SO2的转化率接近为0,且不再变化,所以应是O3的分解导致转化率降低,C项不符合题意;
D.其它条件不变,扩大反应器的容积,平衡正向进行,臭氧浓度减小,反应I和反应I平衡逆向进行, NO和 SO2的转化率减小,且增大容器体积可以减慢反应速率,也可以减小单位时间内的转化率, D项不符合题意;
故答案为:A。
【分析】B.活化能越小反应速率越快;
C.300℃后SO2的转化率接近为0;
D.其它条件不变,若扩大反应器的容积,平衡正向移动,臭氧浓度减小。
14.【答案】(1)C
(2)Na2SO3+S=3Na2S2O3
(3)若SO2过量,溶液呈酸性,Na2S2O3会发生歧化反应被损耗
(4)H2SO4;Na2S2O3
(5)SO2+I2+2H2O=2I—+SO+4H+
【解析】【解答】(1) 用70%的浓硫酸与固体反应制备气体,可选择的是装置C;
(2)根据总反应 ,结合反应i和ii即可得到反应iii: Na2SO3+S=3Na2S2O3 ;
(3) Na2S2O3 硫元素处于中间价,酸性过强易发生歧化反应;
(4)①CDE三组实验Na2S2O3相同,硫酸浓度不同,探究硫酸浓度对速率的影响;
②根据图示,AB控制硫酸相同,Na2S2O3浓度影响较大;
(5)碘单质具有氧化性,二氧化硫具有还原性,可发生氧化还原反应,离子方程式为 SO2+I2+2H2O=2I—+SO+4H+ ;
【分析】(1)根据反应物和条件判断装置;
(2)根据盖斯定律即可写出;
(3)考虑发生歧化反应;
(4)结合数据和图示即可判断影响因素;
(5)考虑氧化还原反应。
15.【答案】(1)+165 kJ mol 1
(2)106 kJ mol 1
(3)AD;30%;或0.64或0.643
(4)否;750℃时反应速率快,6小时均基本达到平衡,H2平衡产率只与温度有关
【解析】【解答】(1)将反应I和反应II相加得到反应:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ mol 1;故答案为:+165 kJ mol 1。
(2)反应I是吸热反应,则反应的正反应活化能减去逆反应的活化能等于焓变,由于正反应的活化能为312 kJ mol 1,则该反应逆反应的活化能为312 kJ mol 1 206 kJ mol 1=106 kJ mol 1;故答案为:106 kJ mol 1。
(3)①A.CO的消耗速率等于CO2的消耗速率,一个正向反应,一个逆向反应,两者速率之比等于计量系数之比,因此能作为判断平衡标志,故A正确;B.密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此当混合气体的密度保持不变,则不能说明达到平衡,故B不正确;C.摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量,气体质量不变,气体物质的量不变,摩尔质量始终不变,因此当混合气体的平均相对分子质量保持不变,则不能说明达到平衡,故C不正确;D.由于该容积是不变的绝热密闭容器中,发生反应II,该反应是放热反应,正向反应,放出热量,压强不断增大,当容器内气体压强不再变化,则达到平衡,故D正确;故答案为:AD。
②达到平衡时,,氢气的物质的量分数为20%,,解得x=0.6mol,则CO的转化率为,该温度时反应的平衡常数K=;故答案为:30%;或0.64或0.643。
(4)根据图中信息该反应750℃以后氢气的产率趋于相同,主要是因为在750℃以后几种情况下都达到了平衡状态,催化剂不改变平衡移动,因此a点不是处于平衡状态的点;故答案为:否;750℃时反应速率快,6小时均基本达到平衡,H2平衡产率只与温度有关。
【分析】(1)跟据反应I和反应II的反应热,利用盖斯定律求该反应的反应热;
(2)ΔH =正反应应的活化能-逆反应的活化能;
(3) ① 恒容绝热密闭容器中:A.说明正反应速率等于逆反应速率,达到平衡;
B.,气体的总质量始终不变,容器的体积不变;
C.,该反应气体的总质量和总物质的量始终不变,平均相对分子质量始终保持不变;
D.绝热恒容容器中,气体压强不变说明正反应和逆反应的反应速率相等;
② 跟据H2的物质的量分数为20%。利用三段式计算CO的转化率和平衡常数;
(4)催化剂不影响化学平衡的移动,所以达到平衡时几种催化剂条件下的H2的产率是一样的,a点比另外三种催化剂在同温下的H2的产率低,说明a点为达到平衡;
16.【答案】(1)E正+1812
(2)乙;平衡转化率是该温度下的最大转化率,此时M点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率,故M点一定不是对应温度下NO的平衡转化率;该反应正反应是一个放热反应,升高温度化学平衡逆向移动
(3)10;由反应可知,NO与SO3的分压相等,NO2与SO2的分压相等,故Kp= , = = = ,温度相同,平衡常数不变,故该直线的斜率不变,故同一温度下图象呈线性变化;1×10-2;<
【解析】【解答】(1)已知反应①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) △H1 =-907.0 kJ/mol反应②
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=-1269.0 kJ/mol,根据盖斯定律可知,反应4NH3(g) +6NO(g) 5N2(g) +6H2O(g)可由 ,故其 = ,若4NH3(g) +6NO(g) 5N2(g) +6H2O(g)的正反应活化能为E正 kJ/mol,根据逆反应的活化能为=正反活化能-反应焓变,则其逆反应活化能为(E正+1812 )kJ/mol,故答案为: E正+1812 ;
(2)①由图中可知,相同温度下催化剂乙的催化效率高于催化剂甲的,故工业上应选择催化剂乙,故答案为:乙;
②平衡转化率是该温度下的最大转化率,此时M点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率,由(1)分析可知,该反应正反应是一个放热反应,故温度高于210℃时,反应均已达到化学平衡,升高温度平衡逆向移动,故NO转化率降低的可能原因是该反应正反应是一个放热反应,升高温度化学平衡逆向移动,故答案为:平衡转化率是该温度下的最大转化率,此时M点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率,故M点一定不是对应温度下NO的平衡转化率;该反应正反应是一个放热反应,升高温度化学平衡逆向移动;
(3)①由于总压强等于各物质的分压之和,故有总压强等于p(NO2)+p(SO2)+p(NO)+p(SO3)= 2p(NO2)+2p(SO3),故ab两点体系总压强pa=2×10kpa+2×100kpa=220kpa, pb=2×1kpa+2×10kpa=22kpa,故二者的比值 = =10;由反应可知,NO与SO3的分压相等,NO2与SO2的分压相等,故Kp= , = = = ,温度相同,平衡常数不变,故该直线的斜率不变,故同一温度下图象呈线性变化,故答案为:10;由反应可知,NO与SO3的分压相等,NO2与SO2的分压相等,故Kp= , = = = ,温度相同,平衡常数不变,故该直线的斜率不变,故同一温度下图象呈线性变化;
②根据图象,T1温度下,lgp(NO2)=2时,lgp(SO3)=1,
由于p(NO2)=100kPa=x-m,p(SO3)=y+m=10kPa,则Kp= =( )2=1×10-2,反应为放热反应,升高温度不利于反应正向进行,升高温度可以导致平衡时p(SO3)降低,所以温度T1<T2,故答案为:1×10-2;<。
【分析】
(1)根据盖斯定律计算;
(2)①由图可知,相同温度下催化剂乙的催化效率高于催化剂甲的;
②根据温度对化学平衡移动的影响分析;
(3)①根据总压强等于p(NO2)+p(SO2)+p(NO)+p(SO3)= 2p(NO2)+2p(SO3)分析;根据温度相同,平衡常数不变分析图像;
②根据三段式计算。