- 走进化学工业
- 共2781题
在450℃并有催化剂存在下,于一容积恒定的密闭容器内进行下列反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1
(1)该反应500℃时的平衡常数______450℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”).
(2)450℃时,在一2L密闭容器中,将二氧化硫和氧化混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是______.
(3)据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是______(用文字表达),10min到15min的曲线变化的原因可能是______(填字母).
A.加了催化剂 B.缩小容器体积
C.降低温度 D.增加SO3物质的量
(4)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是______.(填字母)
a.向装置中再充入N2 b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂 d.升高温度
(5)利用图中数据计算450℃时反应进行至15min时,SO2的平衡转化率为:______.
(6)450℃时,另一2L容积不变的密闭容器中,测得某时刻各物质的量如下:
n(SO2)=0.4mol,n(O2)=0.2mol,n(SO3)=0.8mol,则此时该反应向______进行(填“正反应方向”“逆反应方向”或“处于平衡状态”).
正确答案
解:(1)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1,反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小,所以该反应500℃时的平衡常数小于该反应400℃时的平衡常数,故答案为:<;
(2)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25~30 min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态,
故答案为:15-20min和25~30 min;
(3)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大O2浓度(通入O2);
由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.
A.加了催化剂,增大反应速率,故A正确;
B.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,故B正确;
C.降低温度反应速率降低,故C错误;
D.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO3的物质的量,故D错误;
故答案为:增大O2浓度(通入O2);AB;
(4)欲提高SO2的转化率,平衡正向进行,
a.向装置中再充入N2,恒温恒容容器,总压增大,分压不变,平衡不动,故a不符合;
b.两种反应物增加一种会提高另一种的转化率,向装置中再充入O2,二氧化硫转化率增大,故b符合;
c.改变反应的催化剂,改变反应速率但不改变化学平衡,故二氧化硫转化率不变,故c不符合;
d.反应是放热反应,升高温度平衡逆向进行,二氧化硫转化率减小,故d不符合;
故答案为:b;
(5)利用图中数据计算450℃时反应进行至15min时,反应达到平衡状态,SO2物质的量从0.2mol变化为0.16mol,转化率=×100%=20%,故答案为:20%;
(6)图象分析,450°C,反应进行至15min时,达到平衡状态,n(SO2)=0.16mol;n(O2)=0.08mol;n(SO3)=0.04mol;
各物质的浓度为:c(SO2)=0.08mol/L;c(O2)=0.04mol/L;c(SO3)=0.02mol/L;
则化学平衡常数K==
=1.56L/mol;
450℃时,另一2L容积不变的密闭容器中,测得某时刻各物质的量为n(SO2)=0.4mol,n(O2)=0.2mol,n(SO3)=0.8mol,则各物质的浓度为:c(SO2)=0.2mol/L,c(O2)=0.1mol/L,c(SO3)=0.4mol/L;
浓度商为:Qc==
=40>K,所以反应向逆反应方向进行,
故答案为:向逆反应方向.
解析
解:(1)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1,反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小,所以该反应500℃时的平衡常数小于该反应400℃时的平衡常数,故答案为:<;
(2)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25~30 min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态,
故答案为:15-20min和25~30 min;
(3)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大O2浓度(通入O2);
由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.
A.加了催化剂,增大反应速率,故A正确;
B.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,故B正确;
C.降低温度反应速率降低,故C错误;
D.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO3的物质的量,故D错误;
故答案为:增大O2浓度(通入O2);AB;
(4)欲提高SO2的转化率,平衡正向进行,
a.向装置中再充入N2,恒温恒容容器,总压增大,分压不变,平衡不动,故a不符合;
b.两种反应物增加一种会提高另一种的转化率,向装置中再充入O2,二氧化硫转化率增大,故b符合;
c.改变反应的催化剂,改变反应速率但不改变化学平衡,故二氧化硫转化率不变,故c不符合;
d.反应是放热反应,升高温度平衡逆向进行,二氧化硫转化率减小,故d不符合;
故答案为:b;
(5)利用图中数据计算450℃时反应进行至15min时,反应达到平衡状态,SO2物质的量从0.2mol变化为0.16mol,转化率=×100%=20%,故答案为:20%;
(6)图象分析,450°C,反应进行至15min时,达到平衡状态,n(SO2)=0.16mol;n(O2)=0.08mol;n(SO3)=0.04mol;
各物质的浓度为:c(SO2)=0.08mol/L;c(O2)=0.04mol/L;c(SO3)=0.02mol/L;
则化学平衡常数K==
=1.56L/mol;
450℃时,另一2L容积不变的密闭容器中,测得某时刻各物质的量为n(SO2)=0.4mol,n(O2)=0.2mol,n(SO3)=0.8mol,则各物质的浓度为:c(SO2)=0.2mol/L,c(O2)=0.1mol/L,c(SO3)=0.4mol/L;
浓度商为:Qc==
=40>K,所以反应向逆反应方向进行,
故答案为:向逆反应方向.
在一密闭容器中,可逆反应:aA(g)+bB(g)⇌cC(g)达平衡后,测得此时C的浓度为0.6mol•L-1若保持温度不变,将容器的容积压缩为原来的一半,当重新达平衡后,C的浓度是0.8mol•L-1下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:假定平衡不移动,将气体体积压缩到原来的一半,C的浓度为1.2mol/L,实际达到新平衡后,C的浓度为0.8mol/L<1.2mol/L,说明压强增大,平衡向逆反应移动,
A.平衡向逆反应移动,A的转化率减小,故A错误;
B.由上述分析可知,平衡向逆反应方向移动,故B错误;
C.平衡向逆反应方向移动,混合气体总质量不变、C的质量减小,故C的质量分数减小,故C错误;
D.压强增大,平衡向逆反应移动,故a+b<c,故D正确,
故选:D.
(2015秋•孝感期末)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.反应达到平衡时,X的转化率为:=50%,故A错误;
B.根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知:△c(X):△c(Y):△c(Z):=0.05:0.15:0.1=1:3:2,则反应的方程式为X+3Y⇌2Z,K═=1600,故B正确;
C.反应正向是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,即向着生成Z的方向移动,温度不变,则平衡常数不变,故C错误;
D.平衡常数受温度的影响,改变温度可以改变此反应的平衡常数,故D正确;
故选BD.
温度为T时,向V L的密闭容器中充入一定量的气体A和B,发生反应:A(g)+B(g)⇌C(s)+x D(g);△H>0,反应过程中容器内A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.由图可知,平衡时A、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L,故1:x=1.5mol/L:3mol/L,所以x=2,可逆反应A(g)+B(g)⇌C(s)+xD(g)的平衡常数表达式k=,故错误;
B.由图可知,平衡时A、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L,故1:x=1.5mol/L:3mol/L,所以x=2,反应前后气体的体积不变,增大压强平衡不移动,故错误;
C.由图可知,改变条件瞬间,反应混合物的浓度不变,平衡向逆反应移动,该反应正反应为吸热反应,故改变条件应是降低温度,故错误;
D.由图象可知,10min时到达平衡,平衡时D的浓度变化量为3mol/L,故v(D)==0.3mol•L-1•min-1,故正确;
故选D.
在80℃时,将0.20mol的四氧化二氮气体充入1L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
根据本题内容和表格中提供的数据填空(C1、C2、C3、A、B表示相应的浓度)请回答下列各小题:
(1)该反应的化学方程式为______;达到平衡时四氧化二氮的转化率为______%,表中C2______C3______A(填“<”、“>”=)
(2)20s时,四氧化二氮的浓度C1=______mol•L-1,在0s~20s内四氧化二氮的平均反应速率为______.
正确答案
N2O4⇌2NO2
55%
>
=
0.14
0.003mol/(L•s)
解析
解:(1)由表可知,60s时反应达平衡,c(NO2)=0.22mol/L,反应的N2O4浓度为0.11mol/L,反应的化学方程式为:N2O4⇌2 NO2,
N2O4⇌2 NO2,
浓度变化:0.11mol/L 0.22mol/L
所以平衡时N2O4的转化率为×100%=55%;
60s后反应达平衡,反应混合物各组分的浓度不变,所以C3=A=B=0.20mol/L-0.11mol/L=0.09mol,40s时:
N2O4⇌2 NO2,
0.2mol/L 0
0.1mol/L 0.2mol/L
0.1mol/L C2=0.2mol/L
C2=0.2mol/L>C3=A=B=0.09mol/L;
故答案为:N2O4⇌2NO2;55%;>;=;
(2)进行到20s;
N2O4 ⇌2NO2
起始量(mol/L) 0.20 0
变化量(mol/L) 0.06 0.12
20S末(mol/L) 0.14 0.12
20s时,N2O4的浓度=C1=0.14mol/L;
0~20s内N2O4的平均反应速率==0.003mol/(L•s),
故答案为:0.14;0.003mol/(L•s).
已知:2X+Y⇌2Z,反应中ω(Z的物质的量分数)随温度T的变化如图所示.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:当可逆反应达到化学平衡状态时,产物Z的生成率最大,物质的量分数最大,所以T1时刻,化学反应达到了平衡状态.
A、T1时,化学反应达到了平衡状态,v正=v逆,故A错误;
B、当温度高于T1时,Z的物质的量分数逐渐减小,所以化学平衡逆向移动,即逆反应方向是吸热的,所以正反应是一个放热反应,即△H<0,故B正确;
C、温度越高,化学反应速率越大,b点温度高于a点,所以b的速率高于a点的速率,即va<vb,故C错误;
D、0-T1阶段是化学平衡的建立过程,反应开始向右不断进行,生成的Z的量越来越大,所以ω增大,故D错误.
故选B.
在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表
上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是( )
正确答案
解析
解:假设丙、丁中的CO、H2O(g)全部转化为CO2、H2,再与甲、乙比较:
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
丙开始时 0mol 0mol anol anol
丙假设全转化 anol anol 0mol 0mol
丁开始时 amol 0mol amol amol
丁假设全转化 2amol amol 0mol 0mol
通过比较,甲、丙的数值一样,乙、丁的数值一样,且乙、丁的数值大于甲、丙的数值.
故选A.
(2014秋•如东县期末)800℃时在体积为1L恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)CO和H2O(g)浓度变化如图所示.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两边气体计量相等,容器中气体的压强始终不再改变,所以不能作平衡状态的标志,故A错误;
B、4 min后升高温度,CO和H2O(g)浓度也升高,平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应,则△H<0,故B正确;
C、800℃时只改变CO和H2O(g)起始投料,分别达平衡,相当改变压强,两边气体计量数相等,所以平衡不移动,所以CO的转化率与H2O(g)的转化率之和不变,故C正确;
D、由图可知,平衡时CO的浓度为0.08mol/L,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L):0.2 0.3 0 0
变化(mol/L):0.12 0.12 0.12 0.12
变化(mol/L):0.08 0.18 0.12 0.12
故平衡常数k==1,Qc=
=1.33>K,所以平衡逆向移动,故D错误;
故选BC.
在固定体积容器中通入2mol A与1mol B气体,一定条件下发生反应:2A(g)+B(g)═3C(g)△H<0,达到平衡后,改变一个条件(x),如表量(y)一定符合图中曲线的是( )
正确答案
解析
解:由图可知,y随着x的增大而增大,
A、由于反应2A(g)+B(g)═3C(g)是前后体积不变且放热的反应,所以降低温度平衡正向移动,A的体积分数增大减小,故A错误;
B、反应是在容积不变的容器中进行,反应前后气体质量守恒,所以密度始终不变,故B错误;
C、A、B均为反应物,增加A会提高B的转化率,故C正确;
D、将加入的C折算成A和B,与起始加入的A和B之比是相等的,由于该反应为体积不变的反应,压强对平衡不影响,所以再加入C,A的体积分数不变,故D错误;
故选C.
某温度下,向1L密闭容器中加入3mol A和2mol B发生反应:3A(g)+2B(l)═2C(g)+2D(g).5min后达到平衡,平衡时测得n(D)=1.8mol.下列说法错误的是( )
正确答案
解析
A.平衡常数为平衡时生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积比值,纯固体纯液体浓度为定值1,不写入平衡常数表达式,A正确;
B.反应前后气体体积不等,从正反应方向开始,建立平衡过程气体物质的量增大,压强增大,达平衡后不再变化,故压强不再变化时可说明达平衡状态,B正确;
C.对该反应列三段式数据得:
3A(g)+2B(l)═2C(g)+2D(g)
起始物质的量:3 2 0 0
变化物质的量:2.7 1.8 1.8 1.8
平衡物质的量:0.3 0.2 1.8 1.8
故A的转化率=×100%=90%,C正确;
D.因为B为纯液体,增加B的量对速率和平衡没有影响,D错误.
故选:D
如图是温度和压强对X+Y⇌2Z反应影响的示意图.图中横坐标表示平衡混合气
体中Z的体积分数.下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A.增大压强Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,说明气体反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数,则X和Y中只有一种为气态,Z为气态,故A正确;
B.增大压强Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,说明气体反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数,则X、Y中至少有一种不是气体,故B错误;
C.升高温度Z的体积分数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,则正反应吸热反应,故C错误;
D.正反应吸热,则逆反应放热,所以△H<0,故D错误;
故选A.
(2013秋•无锡月考)一定温度下,4个容积均为1L的容器中,分别进行反应[各容器中的C(s)都为足量]:
C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ•mol-1
在某时刻,测得有关物质的浓度(单位:mol•L-1)及正、逆反应速率的关系如下表:
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.根据容器Ⅰ可知该反应的平衡常数K==1,令平衡时H2的物质的量为x,由方程式可知,平衡时CO的物质的量为(0.50+x)mol,H2O的物质的量为(0.16-x)mol,根据平衡常数可K=
=1,解得x=0.1,根据热化学方程式可知反应吸收的热量为131.3kJ/mol×0.1mol=13.13kJ,故A错误;
B.容器Ⅳ中该时刻v(正)=v(逆),反应达平衡状态,令H2的浓度为cmol/L,根据平衡常数K=1,解得c=0.4,将平衡时Ⅰ、Ⅳ中的物质混合于容积为1L的容器中,c(H2O)==0.09mol/L,c(CO)=
=0.45mol/L,c(H2)=
=0.25mol/L,浓度商Qc=
=1.25≠1,故反应不平衡,故B错误;
C.根据容器Ⅰ可知该反应的平衡常数k=1,t2时容器Ⅱ中的浓度商Qc==2,大于平衡常数k=1,平衡向逆反应移动,v(正)<v(逆),故C正确;
D.容器Ⅳ中该时刻v(正)=v(逆),反应达平衡状态,令H2的浓度为cmol/L,根据平衡常数K=1,解得c=0.4,故D错误.
故选:C
在2L的密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)⇌zC(g).图甲表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A):n(B)的变化关系.则下列结论正确的是( )
正确答案
解析
解:由图甲可知,反应中A、B、C的物质的量的变化量为0.4:0.2:0.2=2:1:1,根据反应中计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比可知,该反应方程式为:2A(g)+B(g)⇌C(g),
A、根据v=可知v(B)=
mol•L-1•min-1=0.02mol•L-1•min-1,故A错误;
B、由图可知平衡时A、B、C的物质的量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol,所以它们的浓度分别为:0.2mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L,结合化学方程式2A(g)+B(g)⇌C(g),可知该反应的平衡常数为 L2/mol2=25 L2/mol2,故B正确;
C、根据图乙可知,升高温度,C的体积分数增大,平衡正向移动,所以正反应为吸热反应,所以升高温度平衡正向移动,同时反应速率增大,故C错误;
D、根据图乙可知,升高温度,C的体积分数增大,平衡正向移动,所以正反应为吸热反应,△H>0;当投入的反应物的物质的量之比等于化学反应中计量数之比时,平衡时C的体积分数达最大值,根据化学方程式2A(g)+B(g)⇌C(g),可知a=2,故D错误;
故选B.
将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合,发生如下反应:aA+bB⇌cC(s)+dD,当反应进行一定时间后,测得A减少了n mol,B减少了0.5n mol,C增加了1.5n mol,D增加了n mol,此时达到化学平衡:
请回答下列问题:
(1)该化学方程式中各物质的化学计量数为:a=______;b=______;
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,但平衡不发生移动,该反应中下列物质的聚集状态为:
A______;B______;D______;
(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质其物质的量又达到相等,则该反应为______反应(填“放热”或“吸热”).
正确答案
解:(1)反应一段时间后:A减少了n mol,B减少了0.5n mol,C增加了1.5n mol,D增加了n mol,则a:b:c:d=n:0.5n:1.5n:n=2:1:3:2,所以该反应方程式为:2A+1B⇌3C(s)+2D,即a=2,b=1,
故答案为:2;1;
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,说明四种物质中一定有气体参加反应,而平衡不发生移动,说明反应气体气体的体积相等,由于C为固态,则D一定为气态,所以A一定为气态,B为固态或液体,
故答案为:气态;固态或液态;气态;
(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质其物质的量又达到相等,说明升高温度,平衡向着逆向移动,即逆反应为吸热反应,则该反应为放热反应,故答案为:放热.
解析
解:(1)反应一段时间后:A减少了n mol,B减少了0.5n mol,C增加了1.5n mol,D增加了n mol,则a:b:c:d=n:0.5n:1.5n:n=2:1:3:2,所以该反应方程式为:2A+1B⇌3C(s)+2D,即a=2,b=1,
故答案为:2;1;
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,说明四种物质中一定有气体参加反应,而平衡不发生移动,说明反应气体气体的体积相等,由于C为固态,则D一定为气态,所以A一定为气态,B为固态或液体,
故答案为:气态;固态或液态;气态;
(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质其物质的量又达到相等,说明升高温度,平衡向着逆向移动,即逆反应为吸热反应,则该反应为放热反应,故答案为:放热.
已知(HF)2(g)⇌2HF(g),△H>0且平衡体系的总质量【m(总)】与总物质的量【n总】之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据平衡体系的总质量【m(总)】与总物质的量【n总】之比为混合气体平均摩尔质量,反应是吸热反应,升温平衡正向进行,气体物质的量增大,总质量【m(总)】与总物质的量【n总】之比减小,T1>T2,故A错误;
B、平衡常数随温度变化,不随压强变化,温度越高,平衡正向进行,平衡常数增大,平衡常数:K(a)=K(c)<K(b),故B错误;
C、分析判断可知T1>T2,温度越高反应速率越快,反应速率:Vb>Va,故C正确;
D、n(HF):n[(HF)2]=2:1,当=
=26.7g/mol,故D错误;
故选C.
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