专题2《化学反应速率与化学平衡》
一、单选题(共14题)
1.恒容、密闭容器中发生反应:,下列叙述正确的是
A.时,说明反应达到平衡状态
B.反应达到平衡后,升高温度,平衡逆向移动,减小、增大
C.反应达到平衡后,增加A的量,平衡向正反应方向移动
D.反应达到平衡后,向容器中再按1∶2再充入C、D,重新建立平衡后,、均增大
2.在一定温度下,反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是
A.单位时间内生成n molA2同时生成n molAB
B.单位时间内生成2n molAB的同时生成n molB2
C.容器内的总物质的量不随时间变化
D.单位时间内断开1molA-A键的同时生成2molA-B键
3.在一体积不变的密闭容器中充入2mol,并放入一定量的,发生化学反应: ,实验测得在压强分别为、时,平衡体系中的体积分数随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的
B.气体压强:
C.1400K时,的平衡转化率为30%
D.1400K时,平衡时气体的压强为起始压强的2倍
4.反应物(X)转化为产物(Y)时的能量变化与反应进程的关系如图所示,下列说法正确的是
A.X的总键能大于Y的总键能
B.M为反应的中间产物
C.其他条件相同时,②的反应速率比①的更快
D.对于反应①,升高温度,Y的平衡产率将增大
5.将4mol A和2mol B在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(s)+B(g)2C(g)若经2秒后测得C的浓度为0.6mol·L 1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·(L·s) 1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.15mol·(L·min) 1
③2s时物质A的转化率为30%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L 1
其中错误的是
A.①③④ B.①② C.②③ D.③④
6.某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①2X(g)+Y(g)Z(s)+2Q(g) △H1<0
②M(g)+N(g)R(g)+Q(g) △H2>0
下列叙述错误的是
A.加入适量Z,①和②平衡均不移动 B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减 D.通入Y,则N的浓度增大
7.价带即为价电子占据的能带,价带失去电子产生有强氧化性的空穴,价带的能量低于导带。下图是利用光催化氧化技术生成HO 降解物的原理示意图。下列说法错误的是
A.图示中,光能最终转化为化学能
B.O2在导带上发生还原反应
C.H2O在价带上发生的电极反应为
D.电子从导带流向价带
8.合成甲醇的反应如下: ,在温度时,向体积为的刚性容器中通入和发生上述反应,后反应达到平衡,的转化率为。下列说法正确的是
A.前,平均反应速率
B.该温度下反应平衡常数的值为
C.当时,说明反应已达到平衡状态
D.往该刚性容器中再通入和,达平衡后的转化率小于
9.在一个绝热的、容积固定的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)十nB(g) pC(g)+qD(g)(m、n、p、q为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是
①混合气体的密度不再发生变化 ②体系的温度不再发生变化 ③A的转化率不再改变
④各组分的百分含量不再改变 ⑤反应速率v(A):v(B):v(C): v(D)=m:n:p:q ⑥qv正(A)= mv逆(D)
A.②③④⑥ B.①③⑥ C.①③④⑥ D.①②③④⑤
10.一定温度下,将足量加入含有催化剂的2L恒容密闭容器,发生下面两个反应:
反应1:
反应2:
测得平衡时容器中气体总压为33kPa,且。
下列说法不正确的是
A.
B.平衡时,
C.该条件下,
D.维持其他条件不变,将容器体积压缩为1L,再次达到平衡后,
11.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是
①已达平衡的反应,当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应,当增大的浓度时,平衡向正反应方向移动,的转化率一定升高
③有气体参加的反应平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
12.在温度T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.2mol NO2充入体积为1L的恒温密闭容器中,发生如下反应CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=akJ/mol,测得n(CH4)随时间变化数据如下表,下列说法正确的是
时间/min 温度 0 10 20 40 50
T1 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
T2 0.50 0.30 0.18 … 0.15
A.T1时0-l0minNO2的平均反应速率为0.015mol/(L·min)
B.反应达平衡时,CH4和NO2转化率相等
C.温度T2>Tl
D.反应达到平衡时,吸收或放出热量为a/2kJ
13.有关图象说法错误的是
A B C D
图阴影部分面积表示反应物浓度的净减少量 图虚线b 表示反应加入催化剂后能量变化曲线 图为可逆反应的浓度-时间图,化学方程式为2X(g)+3Y(g) 2Z(g) 图对应于反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和 曲线Ⅲ改变的条件分别是加入催化剂和将容器的体积快速压缩为原来的2/3
A.A B.B C.C D.D
14.下列实验不能达到目的的是
选项 目的 实验
A 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
B 加快氧气的生成速率 在过氧化氢溶液中加入少量
C 除去乙酸乙酯中的少量乙酸 加入饱和碳酸钠溶液洗涤 分液
D 配制浓度为的溶液 称取固体4.0g,放入100容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度
A.A B.B C.C D.D
二、填空题(共9题)
15.某种工业废水中含有一定量的Cr2O和CrO,它们易被人体吸收积累而导致肝癌。
I.污水处理厂常用还原沉淀法处理含铬废水,其流程如下:
(1)已知第①步存在平衡:2CrO(黄色)+2H+Cr2O(橙色)+H2O
①Cr2O中Cr的化合价是 。
②常温下,若平衡体系的pH=12,则溶液显 色。
(2)第②步发生反应的离子方程式为 。
(3)往FeCl3+3KSCN3KCl+Fe(SCN)3的平衡体系中加少量的KCl固体,平衡向哪个方向移动 (向逆反应方向、向正反应方向、不移动)
II.取样该工业废水,检测其中铬的含量。
步骤Ⅰ:取25.00mL废水于锥形瓶中,加入适量稀硫酸酸化。
步骤Ⅱ:加入过量的碘化钾溶液,充分反应后滴入几滴淀粉作指示剂。
步骤Ⅲ:用0.1000mol·L-1的Na2S2O3溶液测定上面产生的碘单质。(I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)当溶液由蓝色变无色时为滴定终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL
(4)求所取25.00mL废水经酸化后,含有Cr2O的物质的量为 mol。
16.已知2A(g)+B(g) 2C(g),△H=- a kJ/mol( a >0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA和1molB,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为 ω mol/L,放出热量为 b kJ。
(1)比较a b(填“>”“=”或“<”)。
(2)若将反应温度升高到700℃,该反应的平衡常数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
a. v(C)=2 v(B) b. 容器内气体压强保持不变
c. v逆(A)=2v正(B) d.容器内气体密度保持不变
e.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的操作是 。
a. 及时分离出C气体 b. 适当升高温度
c. 增大B的浓度 d. 选择高效催化剂
(5) 若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2molA和1molB,500℃时充分反应达平衡后,放出热量为dkJ,则 d b (填“>”“=”或“<”),理由是 。
17.某密闭容器(未特殊说明均为恒体积)中,某气相化学反应2A(g) B(g)+D(g)在4种不同条件下进行,B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至30分钟时间内,A的平均反应速率为 mol·(L/min)。
(2)设实验1的反应速率为v1,实验2的反应速率为v2,则v2 v1(填“>”“=”“<”),并推测实验2隐含的条件是 。
(3)设实验3在恒压条件中进行,其反应速率为v3,若向其中充入He(不参与反应),v3 (填“增大”“不变”“减小”),理由是 。
(4)比较实验4和实验1可知v4>v1,原因是① ,② 。
18.五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) ΔH = -93.0 kJ/mol。某温度下,在2.0 L密闭容器中充入1.0 mol PCl3和0.5 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.21 0.36 0.40 0.40
请回答
(1)0~150 s内,υ(PCl3)= mol/(L·s)。
(2)升高温度,平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动。
(3)平衡时,PCl3的转化率是 。
(4)该温度下,此反应的化学平衡常数数值为
19.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用。工业上CO和H2为原料生产CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+91kJ
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)+24kJ
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)+41kJ
新工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)+Q
(1)增大压强,CH3OCH3的产率 (选填增大“、”减小“或”不变“,下同),平衡常数将 。
(2)原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生。新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是 。
(3)当上述反应体系在恒温恒容条件下达到平衡,下列各项叙述正确的是 (选填编号)。
a.反应室内气体密度保持不变
b.反应速率之比存在关系:3v(CO)生成=v(CO2)消耗
c.反应物与生成物的物质的量浓度之比保持不变
d.c(CO):c(H2)一定等于1:1
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列试验,每次试验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,试验结果如图。
CO转化率随温度变化的规律是 ,其原因是 。
20.我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。其中二氧化碳技术是当前研究热点,下图就是利用催化剂实现其转化的途径之一、
(1)催化剂容易产生积碳而失活,实验显示,如果在一定温度下,向催化剂通入,催化剂则会失活;失活后通入氢气,催化剂又会复活。请用化学方程式表示原因 、 。
(2)的存在会使催化剂中毒,主要原因是与金属结合,阻止了 与金属的结合,使主反应停止。
(3)上图总反应方程式为 ;转化时,还伴随着副反应,请依据上图判断副反应的有机产物之一是 。为了实现总反应,与载体结合,由此推断总反应温度 (填“较高”或“常温”)。
21.汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) +Q(Q>0)。一定条件下密闭容器
中,用传感器测得该反应在不同时间 NO 和 CO 浓度如下表:
时间/s 0 1 2 3 4
c(NO)/mol L-1 9.50×10-3 4.50×10-3 2.50×10-3 1.50×10-3 1.50×10-3
c(CO)/mol L-1 9.00×10-3 4.00×10-3 2.00×10-3 1.00×10-3 1.00×10-3
完成下列填空:
(1)写出该反应的平衡常数表达式: 。 温度升高,二氧化碳气体的浓度将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)前 2s 内的氮气的平均反应速率是:v(N2)= mol/(L s);达到平衡时,CO 的转化率为: 。
(3)工业上常采用“ 低温臭氧氧化脱硫脱硝” 技术来同时吸收 SO2 和氮的氧化物气体(NOx),以获得(NH4)2SO4 的稀溶液。在此溶液中,水的电离程度是受到了 (填“促进”、“抑制”或“没有影响”);
若往(NH4)2SO4溶液中再加入少量稀盐酸,则c(NH4+)/c(SO42-)值将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)如果向 BaCl2 溶液中通入足量 SO2 气体,没有沉淀生成,继续滴加一定量的氨水后,则会生成白色沉淀。用平衡移动原理解释上述现象: 。
(5)向另一种可溶性钡盐溶液中通入少量 SO2气体,会立即看到白色沉淀。该沉淀的化学式为 ; 原可溶性钡盐可能是 。
22.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热);
(3)下列能使CO2的转化率增加的是
(a)增大压强 (b)增加CO2的含量
(c)分离出产物H2O (d)升高温度
(4)830K时,若起始时:c(CO2)=2mol/L,c(H2)=3mol/L,平衡时CO2的转化率为60%,氢气的转化率为
(5)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
(a)容器中压强不变 (b)混合气体中 c(CO)不变
(c)v正(H2)=v逆(H2O) (d)混合气体的摩尔质量不变
23.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃ 1000 1150 1300
平衡常数 4.0 3.7 3.5
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各4.0 mol,反应经过20min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO)= 、CO的平衡转化率= 。
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是
A.降低反应温度 B.增加Fe2O3的量 C.加入合适的催化剂 D.移出部分CO2 E.减小容器的容积
(4)在1L的密闭容器中,1150℃条件,下列达平衡状态的是 。
A B C D
n(Fe2O3) 0.350 0.027 0.080 0.080
n(CO) 0.010 0.010 0.010 0.050
n(Fe) 0.100 0.064 0.080 0.080
n(CO2) 0.035 0.088 0.037 0.050
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】A.不满足速率之比等于系数比,不能证明反应达到平衡,A错误;
B.升高温度,正、逆反应速率都会增大,B错误;
C.A(s)为固态,反应达到平衡后,增加A的量平衡不移动,C错误;
D.重新建立平衡后,与原平衡相比,各组分浓度均增大,则、均增大,D正确;
故选D。
2.B
【详解】A.单位时间内生成n molA2同时生成n molAB,逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动,故A项错误;
B.单位时间内生成2n molAB的同时生成n molB2,说明正逆反应速率相等,反应平衡,故B项正确;
C.该反应方程式左右两边气体分子数不变,整个反应过程容器内总物质的量都不随时间变化,故C项错误;
D.整个反应过程中单位时间内断开1molA-A键的同时生成2molA-B键,均表示正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,故D项错误。
综上所述,本题正确答案为B。
3.A
【详解】A.温度升高,反应物的体积分数减小,说明平衡正移,根据平衡移动原理,正反应为吸热反应,故,故A正确;
B.在图上作等温线,从至,反应物的体积分数增大,说明平衡逆移,根据平衡移动原理,增大压强,平衡逆向移动,故,故B错误;
C.1400K时的体积分数为0.25,用三段式法,计算出的转化率为60%,故C错误;
D.等温等容时,平衡后的压强与起始压强之比等于平衡后气体的物质的量与起始气体的物质的量之比,为1.6倍,故D错误;
故答案为A。
4.C
【详解】A.X的能量高,键能应该小于Y的总键能,A错误;
B.由图示可知,M参加反应后,最后一步反应又生成M,则M为反应的催化剂,B错误;
C.因为过程②各步反应的活化能均小于过程①反应的活化能,所以其它条件相同时,②的反应速率比①的更快,C正确;
D.反应②和反应①相比,加入了催化剂,催化剂能改变反应途径,降低反应的活化能,加快化学反应速率,但化学平衡不移动,所以Y的产率不变,D错误;
故选C。
5.B
【分析】根据平衡的三段式 分析可知,据此分析解题。
【详解】①由于A为固体物质,故不用物质A表示的反应的平均速率,①错误;
②由分析可知,用物质B表示的反应的平均速率为=0.15mol·(L·s) 1,②错误;
③由分析可知,2s时物质A的转化率为=30%,③正确;
④由分析可知,2s时物质B的浓度为=0.7mol·L 1,④正确;
综上分析可知,①②错误,故答案为:B。
6.B
【详解】A.Z为固体,加入适量Z对平衡没有影响,A正确;
B.恒容条件下充入稀有气体,各物质的浓度不发生改变,平衡不移动,B错误;
C.反应①为放热反应,反应②为吸热反应,降温时反应①正向移动,会使Q的浓度增大,但反应②逆向移动,会使Q的浓度减小,所以无法判断Q浓度的增减,C正确;
D.通入X反应①正向移动,Q的浓度增大,使得反应②逆向移动,N的浓度增大,D正确;
故选B。
7.D
【详解】A.由历程图示信息可知,光照后,H2O和O2最终转化为,光能最终转化为化学能,A正确;
B.由历程图示信息可知,O2在导带上发生反应,被还原,B正确;
C.由历程图示信息可知,水分子在价带上失电子发生氧化反应生成,C正确;
D.由历程图示信息可知,价带失去电子,电子由价带流向导带,D错误;
故答案为:D。
8.A
【分析】
【详解】A.前,平均反应速率,故A正确;
B.该温度下反应平衡常数的值为,故B错误;
C.反应达到平衡时,正逆反应速率比等于系数比,当时,反应没有达到平衡状态,故C错误;
D.往该刚性容器中再通入和,相当于加压,达平衡后的转化率大于,故D错误;
选A。
9.A
【分析】根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化。
【详解】①体系的密度一直不变,故①错误;
②体系的温度不再改变,说明正逆反应速率相等,达平衡状态,故②正确;
③A 的转化率不再改变,说明消耗与生成速率相等,达平衡状态,故③正确;
④各组分的百分含量不再改变,说明正逆反应速率相等,达平衡状态,故④正确;
⑤只要反应发生就有反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,故⑤错误;
⑥平衡时正速率和逆速率之比等于系数之比,故qv正(A)= mv逆(D)可以证明反应达到平衡,故⑥正确,即可以证明反应达到平衡的是②③④⑥;
故选A。
10.D
【详解】A.反应1×3-反应2,得到4NH3(g)2N2(g)+6H2(g) ΔH=3ΔH1-ΔH2,氨气分解反应为吸热反应,即ΔH>0,得出3ΔH1-ΔH2>0,3ΔH1>ΔH2,反应1、反应2均为放热反应,,故A说法正确;
B.令反应1中氮气的分压为xkPa,则氢气分压为2xkPa,因为p(H2)=p(NH3),因此反应2中氨气分压为2xkPa,则反应2中氮气分压为0.5xkPa,总压为33kPa,有x+2x+2x+0.5x=33,解得x=6,则氮气分压为(6+0.5×6)kPa=9kPa,故B说法正确;
C.根据B选项分析,=144kPa2,故C说法正确;
D.适当压缩体积时,两个反应均逆向移动,因反应物无气体,温度不变,平衡常数也不变,因此再次达到平衡后压强依然为33kPa,各气体分压不变,c(H2)∶c(N2)=4∶3,故D说法错误;
答案为D。
11.D
【详解】①C为固体,增大固体的量,平衡不移动,①项错误;
②增大的浓度,平衡向正反应方向移动,但的转化率减小,②项错误;
③减小反应器容积,相当于增大压强,若气体反应物与气体生成物化学计量数之和相等,增大压强平衡不移动,③项错误;
④在恒压反应器中充入稀有气体,如气体反应物与生成物化学计量数之和相等,则平衡不移动,如反应前后气体的化学计量数之和不等,则平衡移动,④项错误;
答案选D。
12.C
【详解】A.T1时0-l0min n(CH4)的变化量是0.15mol,n(NO2)的变化量是0.3mol,所以T1时0-l0minNO2的平均反应速率为0.03mol/(L·min) ,故A错误;
B.反应达平衡时,CH4转化率 、NO2转化率,故B错误;
C.温度为T2时反应快,所以温度T2>Tl,故C正确;
D.反应可逆,所以参加反应的CH4小于0.5mol,反应达到平衡时,吸收或放出热量小于a/2kJ,故D错误;
答案选C。
【点睛】温度越高反应速率越快,温度为T1时0-l0min n(CH4)减少0.15mol,温度为T2时0-l0min n(CH4)减少0.2mol,所以温度为T2时反应快,T2温度高。
13.C
【详解】A.根据,图中阴影部分的面积为浓度的变化量,故A正确;
B.从图中可以看出,该反应曲线a的活化能大于曲线b,且反应热不变,故b为加了催化剂之后的反应,故B正确;
C.从图中可以看出,物质X反应开始到1min内,浓度没有变化,平衡时浓度为0,故X不是反应物,故C错误;
D.从图中可以看出,曲线I和曲线II的平衡状态相同,且曲线II先达到平衡,故从曲线I变到曲线II的条件为加入催化剂;从曲线I浓度3mol/L到曲线III浓度为4.5mol/L,浓度增加倍,增大压强该平衡不移动,所以压缩体积为原来的倍,故D正确;
故选C。
14.D
【详解】A.分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中,钠与水反应比乙醇剧烈,故A正确;
B.在过氧化氢溶液中加入少量,二氧化锰作催化剂,加快反应速率,故B正确;
C.乙酸能与碳酸钠反应,加入饱和碳酸钠溶液洗涤 分液,除去乙酸乙酯中的少量乙酸,故C正确;
D.称取固体4.0g,应放入烧杯中溶解,冷却后再转移到100容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,故D错误;
故选D。
15.(1) +6 黄
(2)6Fe2++Cr2O+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
(3)不移动
(4)3×10-4
【详解】(1)①Cr2O中O为-2价,Cr的化合价是+6价;
②常温下,若平衡体系的pH=12,说明溶液显碱性,平衡向逆反应方向移动,CrO的浓度会增大,所以溶液显黄色。
(2)第②步Fe2+有还原性与Cr2O发生氧化还原反应,离子方程式为6Fe2++Cr2O+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;
(3)该可逆反应FeCl3+3KSCN3KCl+Fe(SCN)3离子方程式为:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,可以看出KCl固体对平衡无影响,平衡不移动;
(4)根据反应关系式可知;
16. > 减小 bce c > 恒压条件下,相当于给原平衡加压,平衡正向移动
【分析】(1)可逆反应中反应物不能全部转化为生成物;
(2)该反应正反应放热,所以升温平衡逆向移动;
(3)判断平衡的依据①速率一正一逆,速率比等于化学计量数比②反应过程中变化的物理量不在发生变化,反应就达到了平衡状态;
(4)根据影响速率和平衡的因素分析;
(5)从等效平衡角度分析;
【详解】(1)在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A和1mol B,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为ωmol/L,放出热量为bkJ,反应是可逆反应,不能进行彻底,反应放出的热量小于焓变数值,a>b;
答案:>
(2)若将反应温度升高到700℃,由于该反应正反应放热,所以平衡逆向移动,该反应的平衡常数将减小;
答案:减小
(3)a.没有说正逆速率,无法确定,故a错误;
b.反应过程中,容器内气体压强一直在减小,当压强不变时,说明达到了平衡,故b正确;
c.给出了正逆速率比等于化学计量数之比,说明达到了平衡,故c正确;
d.容器内气体密度始终是定值,无法证明达到了平衡,故d错误;
e.容器内气体的平均相对分子质量一直在增大,当保持不变时,就达到了平衡,故e正确;
答案:bce
(4)已知2A(g)+B(g) 2 C(g),△H=-akJ/mol(a>0),反应是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理分析,反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动;
A.及时分离出C气体,反应正向进行,但反应速率减小,故A不符合;
B.适当升高温度,加快反应速率,但平衡逆向进行,故B不符合;
C.增大B的浓度,平衡正向进行,反应速率增大,故C符合;
D.选择高效催化剂,增大反应速率,但不改变平衡,故D不符合;
答案:C;
(5)原平衡随反应进行,压强降低。恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2molA和1molB,等效为在原平衡的基础上增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应移动,B的转化率变大,反应放出的热量增大,大于恒容容器中达到平衡状态放出的热量,d>b;
答案:>;恒压条件下,相当于给原平衡加压,平衡正向移动;
【点睛】本题考查等效平衡、反应热的计算、化学平衡状态的判断以及平衡的移动的知识等,题目综合性强,难度中等,注意把握等效平衡的原理。
17.(1)0.0115
(2) > 加了催化剂
(3) 减小 反应物A的浓度减小
(4) 温度升高时,分子运动速率增大,碰撞频率增大 普通分子吸收能量变为活化分子,活化分子百分数增大
【详解】(1)在实验1中,反应在10至30min时间内平均速率为v(A)==0.0115mol/(L min);
(2)实验1和实验2达到平衡时A的浓度不再改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验1与实验2中A的初始浓度应相等,实验2较其他实验达到平衡时间最短,速率快,故v2>v1,是使用了合适的催化剂;
(3)恒压容器中通入不参与反应的He,使容器体积增大,反应物A浓度减小,速率减小。
(4)实验4和实验1比较,实验4的温度升高了,速率加快原因为①温度升高时,分子运动速率增大,碰撞频率增大,②普通分子吸收能量变为活化分子,活化分子百分数增大。
18.(1)0.0012
(2)逆
(3)40%
(4)40/3
【详解】(1)由表格可知,0~150 s内,n(PCl5)=0.36mol,则n(PCl3)=0.36mol,v(PCl3)= ,故答案为:0.0012;
(2)根据题意,该反应的正反应为吸热反应,则升高温度,平衡向逆反应方向移动,故答案为:逆;
(3)由表可知,平衡时,n(PCl5)=0.40mol,列三段式计算如下:
则$PCl3的转化率是,故答案为:40\%;
(4)根据三段式可知平衡常数为:
19.(1) 增大 不变
(2)反应③消耗了反应②中的产物水,使反应②的化学平衡向正向移动,从而提高CH3OCH3的产率
(3)c
(4) 温度低于240℃时,CO的转化率随温度升高而增大,温度高于240℃时,CO的转化率随温度升高而减小 较低温度时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大,在较高温度时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡逆向移动,CO的转化率减小
【详解】(1)根据总反应方程式分析,增大压强,平衡正向移动,CH3OCH3的产率增大,由于温度未变,因此平衡常数将不变;
(2)新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是反应③消耗了反应②中的产物水,根据勒夏特列原理,反应②的化学平衡向正向移动,从而提高CH3OCH3的产率;
(3)a.气体密度ρ=,气体质量不变,容器体积不变,不管是否平衡,密度始终不变,a错误;
b.反应速率之比存在关系:3υ(CO)生成=υ(CO2)消耗,一个正向反应,一个逆向反应,但速率之比不等于计量系数之比,b错误;
c.反应达到平衡后,各组分浓度不变,因此反应物与生成物的物质的量浓度之比保持不变,c正确;
d.若投料量之比为不是1:1,消耗的量始终是1:1,则剩余的量之比不是1:1,d错误;
故选c;
(4)根据图中信息分析,开始温度低,反应速率较慢,还未达到平衡,随着温度升高,速率加快,到240℃,转化率达到最大值,后来温度升高,速率加快,由于该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动了,转化率降低,因此CO转化率随温度变化的规律是温度低于240℃时,CO的转化率随温度升高而增大,温度高于240℃时,CO的转化率随温度升高而减小;其原因是较低温度时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大,在较高温度时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡逆向移动,CO的转化率减小。
20.(1)
(2)氢或
(3) 甲酸或甲醇或二甲醚或乙烷 较高
【详解】(1)催化剂容易产生积碳而失活,在一定温度下,向催化剂通入,催化剂则会失活,说明甲烷分解生成了碳,反应方程式是;失活后通入氢气,催化剂又会复活,说明积碳和氢气发生反应生成甲烷,反应方程式是。
(2)根据图示,反应过程中氢与金属结合,的存在会使催化剂中毒,主要原因是与金属结合,阻止了氢与金属的结合,使主反应停止。
(3)根据图示,总反应为二氧化碳和氢气反应生成甲烷和水,反应方程式为;可能的副反应的有机产物是甲酸或甲醇;在较高温度下,与载体结合,所以总反应温度较高。
21. 变小 1.75×10- 3 0.89 促进 变大 饱和SO 2溶液中电离产生的SO32 -很少 ,因此没有沉淀; 加入氨水后,促进H2SO3的电离,SO32 -离子浓度增大,有沉淀产生 BaSO4
【分析】(1)化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比;(2)先计算v(NO),再根据反应速率与计量数关系计算v(N2);CO转化率=;(3)在(NH4)2SO4溶液中存在水解反应,2NH4++H2ONH3 H2O+H+,往(NH4)2SO4溶液中再加入少量 盐酸抑制水解,水解平衡向逆方向进行,铵根的水解率减小,所以的值将变大;(4)根据饱和SO2溶液中电离产生的SO32-很少,因此没有沉淀;加入氨水后,促进H2SO3的电离,SO32-离子浓度增大,有沉淀产生来分析;(5)向另一种可溶性钡盐溶液中通入少量SO2气体,会立即看到白色沉淀,说明盐溶液中含有硝酸根离子在酸性溶液中氧化二氧化硫为硫酸,生成硫酸钡沉淀。
【详解】(1)化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,所以K=;反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) +Q(Q>0)为放热反应,升高温度平衡逆向移动,二氧化碳的的浓度将变小;
(2)v(NO)==3.5×10-3mol/(L s),再根据反应速率与计量数关系得v(N2)=v(NO)=1.75×10-3mol/(L s);CO转化率=×100%=89%;
(3)(NH4)2SO4的溶液中铵根离子水解促进水的电离,溶液显酸性,2NH4++H2ONH3 H2O+H+,往(NH4)2SO4溶液中再加入少量 盐酸,水解平衡向逆方向进行,铵根的水解率减小,将变大;
(4)因为饱和SO2溶液中电离产生的SO32-很少,因此没有沉淀,加入氨水后,促进H2SO3的电离,SO32-离子浓度增大,有沉淀产生;
(5)向另一种可溶性钡盐溶液中通入少量SO2气体,会立即看到白色沉淀,说明盐溶液中含有硝酸根离子在酸性溶液中形成稀硝酸具有氧化性,稀硝酸氧化二氧化硫为硫酸,生成BaSO4沉淀,原可溶性钡盐可能是Ba(NO3)2。
【点睛】本题考查化学平衡和反应速率计算、盐类水解、氧化还原反应等知识点,为高频考点,注意盐类水解的实质和把握弱电解质的电离,从影响平衡移动的角度分析水的电离程度,题目难度中等。
22. K=[c(CO).c(H2O)] /[c(CO2).c(H2) ] 吸热 c d 40% b c
【分析】(1)根据化学平衡常数的定义书写该反应化学平衡常数表达式;
(2)随温度升高,平衡常数增大,说明平衡正向移动;
(3)要提高CO2的转化率,应使平衡向正反应,结合化学平衡移动原理分析选项;
(4)氢气的转化率=;
(5)根据化学平衡状态的标志分析;
【详解】(1)化学平衡常数是可逆化学反应达到平衡状态时,生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值。该反应化学平衡常数表达式是K=[c(CO).c(H2O)] /[c(CO2).c(H2) ];
(2)随温度升高,平衡常数增大,说明平衡正向移动,正反应吸热;
②A.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)反应前后气体系数和不变,缩小容器的容积,平衡不移动, CO2的转化率不变,故不选A;
B.在原容器中再充入1 mol CO2,平衡正向移动,但是平衡移动消耗量远小于加入量,因此CO2的转化率降低,故不选B;
C.将水蒸气从体系中分离出,则减小了生成物的浓度,平衡正向移动,因此可以提高CO2的转化率,故选C;
D.升高温度平衡正向移动,CO2的转化率增大,故选D;
(4)根据反应方程式,CO2和H2的变化量比为1:1,CO2的变化量为2mol/L×60%=1.2 mol/L,所以H2的变化量也为2mol/L×60%=1.2mol/L,氢气的转化率为40%;
(5)a.反应前后气体的物质的量不变,温度一定,容器中压强始终不变,故压强不变,不能说明到达平衡状态,故不选a;
b.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,混合气体中c(CO)不变说明到达平衡状态,故选b;
c.v(H2)正=v(H2O)逆不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,说明到达平衡状态,故选c;
d. ,气体总质量、总物质的量都不变,所以混合气体的摩尔质量始终不变,摩尔质量不变不能说明到达平衡,故不选d;
【点睛】本题考查化学平衡常数及影响因素、平衡移动、平衡状态的判断等,注意平衡状态的判断,选择的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
23. 放热 0.016mol/(L min) 80% AD C
【详解】(1)反应Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数;由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应;
(2)令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:
,解得n=3.2,所以,CO的平衡转化率为;
(3)A.降低反应温度,平衡将正向移动,可提高CO的平衡转化率,故A符合题意;
B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故B不符合题意;
C.加入合适的催化剂,平衡不移动,故C不符合题意;
D.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故D符合题意;
E.反应前后气体的物质的量不变,减小容器的容积,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故E不符合题意;
故答案为:AD;
(4)1150℃下,平衡常数K=3.7;
A.浓度商,反应未达到平衡状态,故A不符合;
B.浓度商,反应未达到平衡状态,故B不符合;
C.浓度商,反应达到平衡状态,故C符合;
D.浓度商,反应未达到平衡状态,故D不符合;
故答案为:C。
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