- 化学平衡状态的判断
- 共46题
燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2,PM2.5(可入肺颗粒物)污染也跟冬季燃煤密切相关。SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体,对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
8.如图所示,利用电化学原理将SO2 转化为重要化工原料C,若A为SO2,B为O2,则负极的电极反应式为:_______________;
9.有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2+3H2CH3OH+H2O
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ·mol-1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-b kJ·mol-1;H2O(g)=H2O(l)△H=-c kJ·mol-1;CH3OH(g)=CH3OH(l)△H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:____________________________;
10.将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①实验2条件下平衡常数K= ________,该反应的ΔH________0 (填“>”或“<”)。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则b/a 的值______(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2 、H2均为1mol,则此时
V逆 V正(填“<” ,“>” ,“=”)。
④判断该反应达到平衡的依据是________。A.CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等B.容器内气体压强保持不变C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等D.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
正确答案
(1)SO2-2e-+2H2O=4H++SO42- (2分)
解析
SO2在负极失去电子转化为SO42-,故其电极反应为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
考查方向
本题考查原电池原理
解题思路
SO2在负极失去电子转化为SO42-,根据电极反应式的书写方法来回答
易错点
根据化合价的变化分析得失电子,对应原电池中的两极反应
教师点评
本题考查原电池原理,是电化学中的重点内容,是高考中的重要考查点,题目难度中等,原电池原理的知识与氧化还原反应的知识交织在一起
正确答案
(2)CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O ΔH=-(3/2b+2c-a-d)kJ·mol-1 (2分)
解析
应用盖斯定律解题,△H=-△H1-△H2+△H3+2△H4=-(c+2d-a-b)kJ•mol-1,所以CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJ•mol-1
考查方向
本题考查热反应方程式的计算
解题思路
应用盖斯定律解题,始终抓住目标反应和已知反应之间的关系应用数学知识来解
易错点
盖斯定理的计算应用中,注意对方程式做适当的调整
教师点评
本题考查热反应方程式的计算,注意盖斯定理的应用,题目难度中等
正确答案
(3) ①1/6(或0.17) (2分) ΔH<0 (2分) ② >1 (2分) ③ > (2分)④ A
解析
①实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2 1 0 0
变化(mol):0.4 0.4 0.4 0.4
平衡(mol):1.6 0.6 0.4 0.4
该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故900℃时该反应平衡常数
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物的转化率相等,某一种反应物越多,其转化率越低,而另一种反应物的转化率则越高,所以要使CO的转化率大于水蒸气,则;
③900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol时,浓度商Qc=1>0.17=K,所以此时平衡要逆向移动,故V正<V逆
④A.CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等,证明正逆反应速率相等,达到了平衡,故正确;
B.反应前后气体系数和相等,容器内气体压强始终保持不变,所以压强不变的状态不一定平衡,故错误;
C.CO、H2O、CO2、H2的浓度相等,可能平衡也可能不平衡,故错误;
D.容器中气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比值,质量和物质的量都不变化,所以容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间而变化,此时的状态不一定是平衡状态,故错误.
考查方向
本题考查化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡状态的判定等
解题思路
①第二组温度比第一组高,反应物物质的量比第一组减半,但是平衡时CO2的物质的量比第一组的一半少,表明该反应为放热反应;利用三段式计算平衡时,各组分的物质的量,该反应是气体体积不变的反应,故利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算平衡常数;
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物的转化率相等,某一种反应物越多,其转化率越低,而另一种反应物的转化率则越高,据此答题;
③根据浓度商Qc与平衡常数K的大小,判断反应进行的方向,进而确定正逆反应的速率;
④当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再发生变化,根据密度和平均相对分子质量的公式进行分析解答该题
易错点
平衡移动后转化率的计算,结合三段式的计算格式进行分析
教师点评
本题考查化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡状态的判定等,是高考中的重点考查内容,侧重考查学生对数据的分析及计算能力,注意对知识的理解与掌握,题目难度中等
27.运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如下图所示,根据右图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H__________0(填“>”或“<”),
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是 _________ 。
a.体系的密度不发生变化
b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量百分含量不再变化
d.单位时间内转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3
e.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
图1 图2 图3
①该反应的平衡常数表达式为_________,升高温度,平衡常数 _____(填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)= _______,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为_____________
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是_____ 点,温度T1 ________ T2(填“>”或“=”或“<”)
(3)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液呈 ______性,所得溶液中c(H+)- c(OH-)=_________________(已知:H2SO3:Ka1=1.7×10-2,Ka2=6.0×10-8,NH3·H2O:Kb=1.8×10-5)
正确答案
(1)①< ② be
(2)①k=c2(NH3)/{c(N2)×c3(H2)} 减小
②0.045mol/(L·min) d
③c <
(3)酸性 c(HSO3-) + 2c(SO32-)—c(NH4+)或c(SO32-) + c(NH3·H2O)—c(H2SO3)
解析
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知识点
10.能够充分说明在恒温下的密闭恒容容器中反应:2SO2+O22SO3,已经达到平衡的标志是( )
正确答案
解析
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知识点
12.一定温度下,lmol X和n mol Y在锌积为2L的密闭容器中发生如下反应:
X(g)+Y(g)2Z(g)+M(s),5min后达到平衡,此时生成2a mol Z。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
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知识点
28.甲醇是重要的化工原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。甲醇制
备的相关信息如下表:
(1)反应②是____反应(选填“吸热”“放热”)。
(2)据上表信息推导出、与之间的关系,=______用、表示)。
500℃时测得反应③在某时刻,的浓度(mol/L)分
别为0 8、0.1、0 3、0 15,此时(选填“>”“<”“=”)。
(3)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图一所示,则用H2浓度变
化表示此段时间内该反应的平均速.v(H2)
若某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图二所示,则平衡
状态由A变到B时,平衡常数(选填“>”“<”“=”)。
(4)一定温度下,在体积固定的密闭容器中发生反应②,可判断该反应已经达到平衡的
是____。(用相应字母表示)
A.容器中总压强不变
B.混台气体的平均摩尔质量不变
C.混合气体的密度不变
D.CO2(g)或CO(g)的浓度不变
(5)-定条件下甲醇与一氧化碳反应可合成醋酸。室温下,将a mol/L醋酸溶液与bmol/L
NaOH溶液等体积混合。若溶液显中性,则a_________一b(选填“>…<”“=一)。
若c(Na+)<c(CH3COO-),则溶液显____性(选填“酸”“碱…中”)。
正确答案
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知识点
14.(9分)在容积为2L的密闭容器中,进行反应:A(g)+2B(g)C(g)+D(g)
在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的
关系如图所示。试回答下列问题:
(1)800℃时,0—5min内,以B的浓度变化表示的平均反应速率为 ( )。
(2)能判断该反应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(A)不变
c.2v正(B)=v逆(D)
d.A、B、C、D四者共存
(3)该反应的正反应为( )反应(填吸热或放热);判断的理由是( )。
(4)若最初加入1.0molA和2.2molB,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K(要求有计算过程)。
正确答案
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知识点
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