- 化学平衡
- 共20016题
（1）将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入反应室（容积为100L），
在一定条件下发生反应：CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）Ⅰ，CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示：
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为______．
②图中的P1______P2（填“＜”、“＞”或“=”），
（2）在压强为0.1MPa条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
③该反应的△H______0，（填“＜”、“＞”或“=”）．
④若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______
A．升高温度 B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入1mol CO和3mol H2
（3）在最新开发并投入生产的流动电解质直接甲醇燃料电池中，流动电解质硫酸的使用，可提高燃料电池效率约30%，该电池的负极反应为______．
正确答案
解：（1）由100℃平衡CH4的转化率为0.5可知，消耗CH4为1mol×0.5=0.5mol，平衡时甲烷的浓度变化量为：
故答案为：0.0030mol•L-1•min-1；
②由图可知温度相同时，到达平衡时，压强为P1的CH4转化率高，正反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，甲烷的转化率降低，故压强P1＜P2，
故答案为：＜；
（2）③该反应正反应是气体物质的量减小的反应，气体的物质的量越多，其熵越大，所以△S＜0，混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则应该满足：△G=△H-T•△S＜0，由于△S＜0，则△H＜0，
故答案为：＜；
④增加甲醇产率，应改变条件使平衡向正反应方向移动，
A．正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，降低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，甲醇的产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，容器的容积不变，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，故C错误；
D．再充入1mol CO和3mol H2，可以等效为增大压强，平衡向体积减小的正反应方向移动，甲醇的产率增大，故D正确，
故答案为：BD；
（3）由燃料电池是原电池的一种，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，
但在酸性介质中，正极不会生成大量氢离子，则电解质参与电极反应，甲醇燃料电池的负极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，
正极反应式为：
故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
解析
解：（1）由100℃平衡CH4的转化率为0.5可知，消耗CH4为1mol×0.5=0.5mol，平衡时甲烷的浓度变化量为：
故答案为：0.0030mol•L-1•min-1；
②由图可知温度相同时，到达平衡时，压强为P1的CH4转化率高，正反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，甲烷的转化率降低，故压强P1＜P2，
故答案为：＜；
（2）③该反应正反应是气体物质的量减小的反应，气体的物质的量越多，其熵越大，所以△S＜0，混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则应该满足：△G=△H-T•△S＜0，由于△S＜0，则△H＜0，
故答案为：＜；
④增加甲醇产率，应改变条件使平衡向正反应方向移动，
A．正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，降低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，甲醇的产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，容器的容积不变，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，故C错误；
D．再充入1mol CO和3mol H2，可以等效为增大压强，平衡向体积减小的正反应方向移动，甲醇的产率增大，故D正确，
故答案为：BD；
（3）由燃料电池是原电池的一种，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，
但在酸性介质中，正极不会生成大量氢离子，则电解质参与电极反应，甲醇燃料电池的负极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，
正极反应式为：
故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
对已达化学平衡的反应：2X（g）+Y（g）⇌2Z（g），减小压强后，对反应产生的影响是（ ）
正确答案
解析
解：2X（g）+Y（g）⇌2Z（g），减小压强后，正逆反应速率都减小，平衡逆向移动，平衡移动后反应物的浓度增加反应速率增大，故选C．
下列有关说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．使用催化剂，降低活化能，改变反应途径加快反应速率，不影响平衡移动，故A错误；
B．铅蓄电池在放电过程，为原电池，Pb作负极，PbO2为正极，两极反应都生成PbSO4，两极质量都增加，故B错误；
C．等体积pH=3的HA溶液、HB溶液分别与足量的锌反应，HA溶液放出的氢气多，说明HA可以提供的氢离子多，HA的电离程度比HB小，HA的酸性比HB的弱，故C正确；
D．向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，CCl4萃取溶液中的I2，说明I2在CCl4中的溶解度比在水中的大，故D错误；
故选C．
CO 中毒主要引起人体组织缺氧．CO 吸入体内后，85% 与血液中红细胞的血红蛋白（Hb） 结合，形成稳定的Hb（CO），CO 与 Hb 的亲和力比氧与 Hb 的亲和力大 240 倍．煤气中毒病人血液中的化学平衡CO（g）+Hb（O2）⇌O2（g）+Hb（CO），如果有人煤气中毒，下列采取的措施不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：只要是能使平衡CO（g）+Hb（O2）⇌O2（g）+Hb（CO）逆向移动的做法或者是避开一氧化碳的路径都是合理的．
A、切断一氧化碳源，可以减轻中毒程度，故A不选；
B、关闭门窗，不能减少一氧化碳的流通，不是处理的方法，故B选；
C、抬到通风处，可以让一氧化碳尽快散失，是合适的处理办法，故C不选；
D、多吸入氧气，可以使化学平衡逆向移动，方法合理，故D不选．
故选B．
在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2（g）+O2（g）
正确答案
解析
解：A．增大氧气的浓度，瞬间逆反应速率不变，图中不符，应为增大压强，故A错误；
B．图Ⅱ正正逆反应速率同等程度的增大，为催化剂对反应的影响，故B正确；
C．催化剂不改变平衡，应为压强对反应的影响，故C错误；
D．乙先达到平衡，压强大，且压强大，转化率增大，转化率与图象不符合，故D错误；
故选B．
氨基磺酸（H2NSO3H）是一元固体强酸，溶于水和液氨，不溶于乙醇．在工业上用作酸性清洗剂、阻燃剂、磺化剂．用尿素[CO（NH2）2]和发烟硫酸（溶有SO3的硫酸）为原料合成氨基磺酸的稀的路线如下：
（1）重结晶用10%～12%的硫酸作溶剂而不用水作溶剂的原因是______
（2）“磺化”步骤中所发生的反应为：
①CO（NH2）2（s）+SO3（g）⇌H2NCONHSO3H（s）△H＜0
②H2NCONHSO3H+H2SO4⇌2H2NSO3H+CO2↑
“磺化”过程应控制反应温度为75～80℃，若温度高于80℃，氨基磺酸的产率会降低，原因是______．
（3）测定产品中氨基磺酸纯度的方法如下：称取7.920g 产品配成l000mL待测液，量取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入2mL 0.2mol•L-1稀盐酸，用淀粉碘化钾试剂作指示剂，逐滴加入0.08000mol•L-1NaNO2溶液，当溶液恰好变蓝时，消耗NaNO2溶液25.00mL，此时氨基磺酸恰好被完全氧化成N2，NaNO2的还原产物也为N2．试求产品中氨基磺酸的质量分数．（请写出计算过程）
（4）以酚酞为指示剂，用NaOH进行酸碱中和滴定也能测定产品中氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO2法偏高，原因是氨基磺酸中混有______杂质．
正确答案
解：（1）反应H2NCONHSO3H+H2SO4⇌2H2NSO3H+CO2↑是可逆反应，硫酸浓度增大，平衡向正反应方向移动，所以能抑制氨基磺酸的溶解，故答案为：氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小；
（2）温度越高，三氧化硫气体逸出速率加快，且CO（NH2）2（s）+SO3（g）⇌H2NCONHSO3H（s）是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而抑制氨基磺酸的产率，故答案为：温度高，SO3气体逸出加快，使反应①转化率降低．温度高，反应①平衡向逆反应方向移动；
（3）当溶液变蓝色时，说明H2NSO3H恰好完全反应，氨基磺酸和亚硝酸钠的反应方程式为：H2NSO3H+NaNO2=NaHSO4+N2↑+H2O，根据方程式知，n （H2NSO3H）=n（NaNO2）=25.00×l0-3×0.08000 mol•L-1=2.000×l0-3 mol；
ω（H2NSO3H）=
（4）用氢氧化钠测定氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO2法偏高，说明还有其它物质和氢氧化钠反应，能和氢氧化钠反应的物质是硫酸，故答案为：硫酸．
解析
解：（1）反应H2NCONHSO3H+H2SO4⇌2H2NSO3H+CO2↑是可逆反应，硫酸浓度增大，平衡向正反应方向移动，所以能抑制氨基磺酸的溶解，故答案为：氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小；
（2）温度越高，三氧化硫气体逸出速率加快，且CO（NH2）2（s）+SO3（g）⇌H2NCONHSO3H（s）是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而抑制氨基磺酸的产率，故答案为：温度高，SO3气体逸出加快，使反应①转化率降低．温度高，反应①平衡向逆反应方向移动；
（3）当溶液变蓝色时，说明H2NSO3H恰好完全反应，氨基磺酸和亚硝酸钠的反应方程式为：H2NSO3H+NaNO2=NaHSO4+N2↑+H2O，根据方程式知，n （H2NSO3H）=n（NaNO2）=25.00×l0-3×0.08000 mol•L-1=2.000×l0-3 mol；
ω（H2NSO3H）=
（4）用氢氧化钠测定氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO2法偏高，说明还有其它物质和氢氧化钠反应，能和氢氧化钠反应的物质是硫酸，故答案为：硫酸．
正确答案
解析
解：由图象可知，降低温度，Z的物质的量分数增大，说明降低温度平衡向正反应方向移动，所以正反应是放热的，则△H＜0，
降低压强，Z的物质的量分数减小，说明压强减小，平衡向着逆反应方向移动，减小压强，化学平衡是向着气体系数和增加的方向进行的，所以有m+n＞c，
A、在恒温恒容条件下，向已达到平衡的体系中加入少量Z，相当于增大压强，平衡逆向移动，但Z的含量增大，故A错误；
B、升高温度正逆反应速率都加快，但因正反应是放热反应，所以平衡常数减小，故B错误；
C、正反应是放热的，则△H＜0，减小压强，化学平衡是向着气体系数和增加的方向进行的，所以有m+n＞c，故C正确；
D、由C知，△H＜0 m+n＞c，故D错误；故选C．
已知298K时反应2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-197kJ•mol-1，在相同温度下向一密闭容器中加入2mol SO2和1molO2，达化学平衡时放出热量为a1kJ；向另一容积相同的密闭容器中通入1mol SO2和0.5molO2，达化学平衡时放出热量为a2kJ，则下列关系式中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：反应的热化学方程式为：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）；△H=-197kJ/mol，由热化学方程式可知，在上述条件下反应生成1molSO3气体放热98.5kJ，加入2mol SO2和1molO2，生成的三氧化硫量小于2mol，所以a1＜197，通入1mol SO2和0.5molO2，原则上讲会生成1mol三氧化硫，放热
故选B．
将4.0mol PCl3 和2.0mol Cl2 充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生下述反应：PCl3（g）+Cl2（g）⇌PCl5（g）．达到平衡时，PCl5 为0.80mol，如果此时移走2.0mol PCl3 和l.0mol Cl2，在相同温度下再达平衡时PCl5 的物质的量是（ ）
正确答案
解析
解：达平衡后移走2.0mol PC13和1.0mol C12，重新到达的平衡，可以等效为开始加入2.0mol PC13和1.0molC12到达的平衡，与原平衡相比压强减小，平衡向逆反应移动，反应物的转化率减小，故达新平衡时PC15的物质的量小于原平衡的
故选：C．
（1）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（1）△H3=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______．
（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H＞0
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则Tl______T2（填“＜”、“＞”、“=”，下同）；A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的大小关系为______．
②100℃时，将1mol CH4和2mol H2O通入容积为1L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是______．
a．容器内气体密度恒定
b．单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3mol H2
c．容器的压强恒定
d．3v正（CH4）=v逆（H2）
如果达到平衡时CH4的转化率为0.5，则100℃时该反应的平衡常数K=______．
（3）某实验小组利用CO（g）、O2（g）、KOH（aq）设计成如图b所示的电池装置，则该电池负极的电极反应式为______．
正确答案
解：（1）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（1）△H3=-44.0kJ/mol
根据盖斯定律，①×
故答案为：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=-442.8 kJ•mol-1；
（2）①由图开始，压强一定时，温度T2的转化率较大，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故温度Tl＜T2；
平衡常数只受温度影响，B、C处于等温线上，平衡常数相等，由图可知，压强一定时，温度T2条件下，甲烷的转化率更大，则反应进行的程度更大，比温度T1时的平衡常数大，故平衡常数KC=KB＞KA，
故答案为：＜；KC=KB＞KA；
②a．100℃时，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不变，不能说明得到平衡，故a错误；
b．单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3molH2，反应始终按此比例进行，不能说明到达平衡，故b错误；
c．随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡，故c正确；
d．3v正（CH4）=v逆（H2），不同物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故d正确，
故答案为：cd；
平衡时甲烷的转化为0.5，则甲烷的浓度变化量=1mol/L×0.5=0.5mol/L，
CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）
开始（mol/L）：1 2 0 0
变化（mol/L）：0.5 0.5 0.5 1.5
平衡（mol/L）：0.5 1.5 0.5 1.5
故平衡常数k=
故答案为：cd；2.25；
（3）CO发生氧化反应，在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，负极电极反应式为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O，
故答案为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O．
解析
解：（1）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（1）△H3=-44.0kJ/mol
根据盖斯定律，①×
故答案为：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=-442.8 kJ•mol-1；
（2）①由图开始，压强一定时，温度T2的转化率较大，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故温度Tl＜T2；
平衡常数只受温度影响，B、C处于等温线上，平衡常数相等，由图可知，压强一定时，温度T2条件下，甲烷的转化率更大，则反应进行的程度更大，比温度T1时的平衡常数大，故平衡常数KC=KB＞KA，
故答案为：＜；KC=KB＞KA；
②a．100℃时，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不变，不能说明得到平衡，故a错误；
b．单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3molH2，反应始终按此比例进行，不能说明到达平衡，故b错误；
c．随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡，故c正确；
d．3v正（CH4）=v逆（H2），不同物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故d正确，
故答案为：cd；
平衡时甲烷的转化为0.5，则甲烷的浓度变化量=1mol/L×0.5=0.5mol/L，
CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）
开始（mol/L）：1 2 0 0
变化（mol/L）：0.5 0.5 0.5 1.5
平衡（mol/L）：0.5 1.5 0.5 1.5
故平衡常数k=
故答案为：cd；2.25；
（3）CO发生氧化反应，在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，负极电极反应式为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O，
故答案为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O．
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