- 化学反应条件的控制
- 共213题
T℃时,在一个体积为2L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图所示.
(1)写出该反应的方程式:______
(2)计算该温度下该反应的平衡常数:______
(3)已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是______热反应.
(4)0~4分钟时,A的平均反应速率为:______
(5)到达平衡时B的转化率为:______
(6)恒容条件下,下列措施中能使n(A)/n(C)降低的有______.
A.充入氦气 B.使用催化剂
C.再充入2.4molA和1.6molB D.降低温度.
正确答案
(1)由图象可以看出,反应中A、B的物质的量减小,C的物质的量增多,则A、B为反应物,C为生成物,
且△n(A):△n(B):△n(C)=0.8mol:0.4mol:0.4mol=2:1:1,则反应的化学方程式为:2A+B
C,
故答案为:2A+B
C;
(2)k==
=0.52(mol/L)-2,故答案为:0.52;
(3)K(300℃)>K(350℃),说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故答案为:放;
(4)0~4分钟时,A的平均反应速率为:v(A)==0.05mol•L-1•min-1,故答案为:0.05mol•L-1•min-1;
(5)到达平衡时B的转化率为:×100%=25%,故答案为:25%;
(6)降低,说明平衡向正反应方向移动:
A.充入氦气,各物质的物质的量浓度不变,平衡不移动,故A错误;
B.使用催化剂,平衡不移动,故B错误;
C.再充入2.4molA和1.6molB,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.降低温度,平衡向正反应方向移动,故D正确,
故答案为:CD.
某研究小组利用反应CO(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol,制备CO2与H2的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不同的体积之比混合时在合适条件下的反应情况.请回答下列问题:
(1)850℃时,向一体积为10L的恒容密闭容器中通入一定量的CO(g)和H2O(g),CO(g)和H2O(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示,下列说法正确的是______(填序号).
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.从第4min开始,混合气体的平均相对分子质量才不再变化
D.第6min时,若升高温度,该反应的化学平衡常数会减小
(2)850℃时,若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H2O(g)、1.0mol CO2和x mol H2,要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是______.
(3)850℃时,若向容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO和2.0mol H2O(g),达 到平衡时,CO的转化率是______(小数点后保留1位有效数字).
正确答案
(1)A.由图可知,平衡时△c(CO)=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故△c(H2)=△c(CO)=0.12mol/L,故n(H2)=0.12mol/L×10L=1.2mol,故A错误;
B.生成1.2mol氢气,通常条件下放出的热量为41.2kJ×=49.44kJ,850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol,故B错误;
C.由图可知4min时到达平衡,随反应进行,混合气体总质量不变,总物质的量减小,平均相对分子质量增大,平衡时混合气体的平均相对分子质量不变化,故C正确;
D.该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,平衡常数减小,故D正确;
故选CD.
(2)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,
平衡向正反应方向移动,浓度商小于平衡常数,即<1,解得x<3,
故答案为:x<3;
(3)令平衡时参加反应的CO为ymol,则:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
开始(mol):1 2 0 0
变化(mol):y y y y
变化(mol):1-y 2-y y y
反应前后气体体积不变,故=1,解得y=
mol,
故CO的转化率为×100%=66.7%,
故答案为:66.7%.
在容积为V L的密闭容器中发生2NO2⇌2NO+O2的反应.反应过程中NO2的物质的量随时间变化的状况如图所示.
(1)若曲线A和B表示的是该反应在某不同条件下的反应状况,则该不同条件是______.
A.有、无催化剂 B.压强不同 C.温度不同
(2)写出该反应的化学平衡常数K的表达式______,并比较
K800℃______K850℃(填>、<或=).
(3)求在B条件下从反应开始至达到平衡,氧气的反应速率VO2=______.
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是______.
A.V正(NO2)=V逆(NO)
B.C(NO2)=C(NO)
C.气体的平均摩尔质量不变
D.气体的密度保持不变.
正确答案
(1)由图象可知B状态反应较快,且A、B处于不同平衡状态,肯定不是催化剂的影响,如是压强的影响,则增大压强,平衡向逆反应方向移动,则NO2的物质的量应增大,但B状态NO2的物质的量较少,应是升高温度的原因,该反应的正反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,则NO2的物质的量减少,故答案为:C;
(2)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,则k=,反应的正反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,则平衡常数增大,
故答案为:k=;<;
(3)根据图象可知,B状态时,平衡时NO2的物质的量为0.1mol,则反应的NO2的物质的量为0.1mol,生成O2的物质的量为0.05mol,则VO2==
mol/(L•s),
故答案为:mol/(L•s);
(4)A.V正(NO2)=V逆(NO),说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;
B.C(NO2)=C(NO),正逆反应速率不相等,没有达到平衡状态,故B错误;
C.气体的质量不变,气体的平均摩尔质量不变,则说明气体的物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.由于气体的质量不变,气体的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在气体的密度保持不变的特征,不能判断是否达到平衡,故D错误.
故答案为:AC.
碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点.一定温度下,在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应:W(s)+I2(g)
WI2(g)
为模拟上述反应,在实验室中准确称取0.508g碘、0.736g金属钨放置于50.0mL密闭容器中,并加热使其反应.如图是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n(WI2)~t],其中曲线Ⅰ(0~t2时间段)的反应温度为450℃,曲线Ⅱ(从t2时刻开始)的反应温度为530℃.请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为:K=______
(2)该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是:______.
(3)反应从开始到t1(t1=3min)时间内的平均速率:u(I2)=______.
(4)能够说明上述反应已经达到平衡状态的有______.
a.I2与WI2的浓度相等
b.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
c.容器内混合气体的密度不再改变
d.容器内气体压强不发生变化
正确答案
(1)因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K=,故答案为:
;
(2)化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,WI2的物质的量减少,说明化学平衡逆向移动,因此正反应方向放热,故答案为:放热;温度升高,n(WI2)减小,平衡向左移动,所以是放热反应;
(3)从反应开始到t1时间内,结合图象,生成WI2(g)的物质的量为1.8×10-3mol,所以碘单质的物质的量减少1.8×10-3mol,根据公式v==
=
=1.20×10-2 mol•L-1•min-1,故答案为:1.20×10-2 mol•L-1•min-1;
(4)A、达到平衡状态时,各物质的浓度不变,不一定相等,故A错误;
B、单位时间内,金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等,说明v逆=v正,故B正确;
C、由于反应物中有气体,只有在平衡状态,密度不变,故C正确;
D、因前后气体分子数相等,则无论是否达到平衡状态,压强不变,故D错误;
故选:b、c.
( I)在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的交化如下表:
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=______,已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是______反应(填“放热”或“吸热”);
(2)如图中表示NO2的变化的曲线是______,用O2的浓度变化表示从0~2s内该反应的平均速率v=______;
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是______
a. v(NO2)=2v(O2);b.容器内压强保持不变;c.v逆(NO)=2v正(O2);d.容器内物质的密度保持不变.
(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是______
a.及时分离出NO2气体;b.适当升高温度;c.增大O2的浓度;d.选择高效的催化剂.
( II)用石墨做电极电①稀H2SO4 ②K2SO4溶液 ③CuCl2溶液 ④CuSO4 溶液 ⑤KOH溶液.
(1)阴阳极都有气体产生,且体积比(相同条件下)为2:1的是______(填序号,下同),其阳极的电极反应式都是______,总反应的化学方程式是______.
(2)阴极.阳极都有气体产生,其中溶液的pH变小的是______,pH变大的是______.
(3)一个电极析出金属,一个电极析出气体,且溶液pH明显减小的是______,其总反应的化学方程式是______.
正确答案
(Ⅰ)、(1)可逆反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数k=;
平衡常数K(300℃)>K(350℃),说明温度升高,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故该反应正反应是放热反应.
故答案为:;放热.
(2)NO2是产物,随反应进行浓度增大,平衡时c(NO2)为NO浓度的变化量△c(NO),由表中数据可知3s时反应达平衡,平衡是n(NO)=0.007mol,△n(NO)=0.02mol-0.007mol=0.013mol,故c(NO2)=△c(NO)==0.0065mol/L,所以图中表示NO2变化的曲线是b;
2s内用NO表示的平均反应速率v(NO)==3.0×10-3mol•L-1•s-1,速率之比等于化学计量数之比,
所以v(O2)=v(NO)=
×3.0×10-3mol•L-1•s-1=1.5×10-3mol•L-1•s-1.
故答案为:b;1.5×10-3mol•L-1•s-1;
(3)a、表示同一方向反应速率,v(NO2)自始至终为v(O2)的2倍,不能说明达到平衡,故a错误;
b、随反应进行,反应混合气体总的物质的量在减小,压强减小,当压强不变,说明反应到达平衡,故b正确;
c、不同物质表示速率,到达平衡时,正逆速率之比等于化学计量数之比,V逆 (NO):正(O2)=2:1,即V逆 (NO)=2v正(O2),故c正确;
d、混合气体的总质量不变,容器容积为定值,所以密度自始至终不变,不能说明达到平衡,故d错误.
故答案为:bc.
(4)可逆反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)正反应是体积减小的放热反应.
a.及时分离出NO2气体,瞬间逆反应速率减小,正反应速率不变,平衡向正反应进行,随后反应混合物各组分的浓度降低,速率减小,故a错误;
b.升高温度反应速率增大,平衡向吸热反应移动,即平衡向逆反应移动,故b错误;
c.增大O2的浓度,瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正反应进行,随后生成物的浓度增大,逆反应速速率增大,故c正确;
d.加入高效催化剂,同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动,故d错误.
故选:c.
(Ⅱ)、(1)由给出电解质溶液可知,阴阳极都有气体产生,且体积比(相同条件下)为2:1的,实质是电解的水生成氧气与氢气,电解质溶液应为:①稀H2SO4、②K2SO4溶液、⑤KOH溶液.电解池的阳极发生氧化反应,氢氧根在阳极放电,生成氧气与水,阳极电极反应式4OH--4e-=O2↑+2H2O;
总反应的化学方程式是2H2O2H2↑+O2↑.
故答案为:①②⑤;4OH--4e-=O2↑+2H2O;2H2O2H2↑+O2↑.
(2)由给出电解质溶液可知,阴阳极都有气体产生,实质是电解的水生成氧气与氢气,电解质溶液应为:①稀H2SO4、②K2SO4溶液、⑤KOH溶液.电解后溶液的浓度增大,①稀H2SO4电解后溶液的酸性增强,溶液PH值不变,②K2SO4溶液是中性溶液,电解后溶液PH值不变,⑤KOH溶液电解后溶液的碱性增强,溶液PH值增大.
故答案为:①;⑤.
(3)一个电极析出金属,一个电极析出气体,且溶液pH明显减小,电解质的是④CuSO4溶液符合,电解硫酸铜溶液生成铜、氧气与硫酸,总反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4.
故答案为:④;2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4.
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