- 化学平衡
- 共20016题
下列反应达到平衡时,哪种条件下生成物的含量最高:X2(g)+2Y2 (g)⇌X2Y4 (g) (正反应为放热反应)( )
正确答案
解析
解:对于X2(g)+2Y2 (g)⇌X2Y4 (g) (正反应为放热反应),正反应是气体体积减小的反应,正反应为放热反应,所以增大压强,降低温度使生成物的含量增加,故选D.
(2015秋•兴宁市校级期中)对于已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是( )
①生成物的百分含量一定增大
②生成物的产量一定增加
③反应物的转化率一定增大
④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率
⑥使用了适宜的催化剂.
正确答案
解析
解:①总质量不变,向正反应移动,生成物的质量分数一定增大,若生成物质量增大小于混合物总质量增大,生成物的质量分数可能降低,故①错误;
②平衡向正反应移动,生成物的物质的量一定增加,故②正确;
③降低生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大,但增大某一反应的浓度,平衡向正反应移动,其它反应物的转化率增大,自身转化率降低,故③错误;
④如增大反应物的浓度,平衡向正方向移动,达到平衡时,反应物的浓度比改变条件前大,故④错误;
⑤平衡向正反应移动,正反应速率一定大于逆反应速率,故⑤正确;
⑥加入催化剂,正逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,故⑥错误;
综上所述②⑤正确,
故选A.
在698K时,在1L的密闭容器中充入1.00molH2和1.00molI2(g),发生H2(g)+I2(g)⇌HI(g),当c(H2)减小为0.21mol/L-1时达到平衡.试作出c-t图象来表示该平衡的建立过程.若在相同条件下,向另一完全相同的1L的密闭容器中充入2.00molHI,请作出相应的c-t图象来表示平衡的建立过程.
正确答案
解析
解:在698K时,在1L的密闭容器中充入1.00molH2和1.00molI2(g),开始时投料为反应物,反应物的浓度为1mol/L,所以正反应速率最大,生成物的浓度为0,逆反应速率为0,随着时间的推移反应物转化为生成物,正反应速率减小,逆反应速率加快,最终达平衡状态时反应物的浓度为0.21mol/L,生成物的浓度为1.58mol/L,c-t图象为;若在相同条件下,向另一完全相同的1L的密闭容器中充入2.00molHI,是等效平衡,开始时投料为生应物,生成物的浓度为2mol/L,所以逆反应速率最大,反应物的浓度为0,正反应速率为0,随着时间的推移生成物应物转化为反成物,正反应速率增大,逆反应速率减速小,最终达平衡状态时反应的浓度为:0.21mol/L,生成物的浓度为:1.58mol/L,c-t图象为
;
答:图象分别为:;
.
甲醇可作为燃料电池的原料.以CH4和H2O为原料,通过下列反应反应来制备甲醇.
(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容积为100L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图1.
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为______.
②100℃时反应I的平衡常数为______.
(2)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),平衡后将容器的容积压缩到原来的,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是______ (填字母序号).
A.c ( H2 )减少
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加
D.重新平衡减小
E.平衡常数K增大
(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有:甲醇部分氧化法.在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示.则当=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为______;
(4)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,Co3+做氧化剂消除水中的甲醇.实验室用右图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式______.
②写出除去甲醇的离子方程式______.
正确答案
解:(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容积固定为100L的反应室,在一定条件下发生反应I,由图象可知100℃甲烷转化率为50%,故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol,则:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始量(mol):1.0 2.0 0 0
变化量(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率==0.003 mol•L-1•min-1,故答案为:0.003 mol•L-1•min-1;
②100℃时反应I的平衡浓度为c(CH4)=0.050mol/L,c(H2O)=0.015mol/L,c(CO)=0.005mol/L,c(H2)=0.015mol/L,
平衡常数K==2.25×10-4,
故答案为:2.25×10-4;
(2)A.平衡后将容器的容积压缩到原来的,压强增大,平衡向正反应方向移动,生成物的浓度增大,由于平衡常数不变,结合平衡常数可知,平衡时反应物各组分的浓度都增大,故A错误;
B.压强增大,正、逆反应速率都增大,但正反应速率增大更多,故B错误;
C.压强增大,平衡向正反应方向移动,CH3OH 的物质的量增加,故C正确;
D.压强增大,平衡向正反应方向移动,氢气的物质的量减小、甲醇的物质的量增大,故重新平衡减小,故D正确;
E.平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,故E错误,
故答案为:CD;
(3)则当=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛,反应的方程式为:2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O,故答案为:2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O;
(4)①、通电后,将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+,故答案为:Co2+-e-=Co3+;
②、以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+,
故答案为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+.
解析
解:(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容积固定为100L的反应室,在一定条件下发生反应I,由图象可知100℃甲烷转化率为50%,故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol,则:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始量(mol):1.0 2.0 0 0
变化量(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率==0.003 mol•L-1•min-1,故答案为:0.003 mol•L-1•min-1;
②100℃时反应I的平衡浓度为c(CH4)=0.050mol/L,c(H2O)=0.015mol/L,c(CO)=0.005mol/L,c(H2)=0.015mol/L,
平衡常数K==2.25×10-4,
故答案为:2.25×10-4;
(2)A.平衡后将容器的容积压缩到原来的,压强增大,平衡向正反应方向移动,生成物的浓度增大,由于平衡常数不变,结合平衡常数可知,平衡时反应物各组分的浓度都增大,故A错误;
B.压强增大,正、逆反应速率都增大,但正反应速率增大更多,故B错误;
C.压强增大,平衡向正反应方向移动,CH3OH 的物质的量增加,故C正确;
D.压强增大,平衡向正反应方向移动,氢气的物质的量减小、甲醇的物质的量增大,故重新平衡减小,故D正确;
E.平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,故E错误,
故答案为:CD;
(3)则当=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛,反应的方程式为:2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O,故答案为:2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O;
(4)①、通电后,将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+,故答案为:Co2+-e-=Co3+;
②、以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+,
故答案为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+.
在两个恒容容器中有平衡体系:A(g)⇌2B(g)和2C(g)⇌D(g),X1和X2分别是A和C的转化率.在温度不变情况下,均增加相同的A和C的物质的量,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:对于反应:A(g)⇌2B(g)①,增加A的物质的量,所到达的平衡状态可以等效为增大压强,增大压强平衡向逆反应移动,A的转化率减小,即X1减小;
对于反应:2A(g)⇌B(g)②,增加A的物质的量,所到达的平衡状态可以等效为增大压强,增大压强平衡向正反应移动,B的转化率减小,即X2减小.
故选A.
反应 A+B→C 的反应速率方程式为:v=k c(A)•c(B),v为反应速率,k为速率常数.当c(A)=c(B)=1mol/L时,反应速率在数值上等于速率常数.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.v与c(A)、c(B)成正比,只增大c(A),v增大,故A正确;
B.v与c(A)、c(B)成正比,只增大c(A),v增大,故B错误;
C.若只升高温度,v增大,c(A)、c(B)不变,所以k值变大,故C错误;
D.若只升高温度,v增大,c(A)、c(B)不变,所以k值变大,故D错误,
故选:A.
在一定条件下,向一体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol A,1mol B,发生如下反应:
2A(g)+B═3C(g);△H=-QkJ/mol(Q>0).经过60s达到平衡,测得B物质的量为0.2mol,下列对该平衡的叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:依据化学平衡三段式列式计算;
2A(g)+B═3C(g);
起始量(mol) 2 1 0
变化量(mol) 1.6 0.8 2.4
平衡量(mol) 0.4 0.2 2.4
A、C的反应速率V==
=1.2mol/L•min,故A错误;
B、若使容器变为1L,体系压强增大B为气体,平衡不动,C物质的量不变,若B为液体,平衡逆向进行,C物质的量减小,故B错误;
C、反应是可逆反应,不能进行彻底,达到平衡,测得放出热量为xkJ,则x<Q,故C错误;
D、若向容器再充入1mol C,压强增大,重新达到平衡,A的体积分数保持不变说明平衡不动,则B为气体,故D正确;
故选D.
已知甲为恒压容器、乙为恒容容器.相同条件下充入等物质的量的NO2气体,且起始时的体积相同.发生反应:2NO2⇌N2O4一段时间后相继达到平衡状态.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、反应起始时,二氧化氮的浓度相同、温度相同、压强相同,反应速率相同,随反应进行,容器乙中压强降低,容器甲体积可变,压强不变,故反应达到平衡时,两容器内的压强关系是p(甲)>p(乙),甲中平衡正向进行,平衡时NO2体积分数减小,甲<乙,故A错误;
B、容器乙体积不变,随反应进行,反应混合气体的物质的量减小,容器乙中压强降低,容器甲体积可变,压强不变,压强越大,反应速率越快,达到平衡所需时间甲短,故B错误;
C、NO2为红棕色气体,根据A的分析甲的压强大,增大压强,化学平衡向着正向移动,N2O4物质的量增大,又体积减小,所以浓度变大,在根据K=不变,所以二氧化氮的浓度变大,颜色较深,所以平衡时的颜色,甲比乙深,故C正确;
D、平衡时的平均相对分子质量=,反应前后总质量不变,根据以上分析,甲容器的压强大,增大压强,化学平衡向着正向移动,物质的量变小,所以甲中的平衡时的平均相对分子质量变大,故D错误;
故选C.
氢气和氨气都属于无碳清洁能源.
(1)某些合金可用于储存氢,金属储氢的原理可表示为:M(s)+xH2═MH2x(s)△H<0 (M表示某种合金)如图1表示温度分别为T1、T2时,最大吸氢量与氢气压强的关系.则下列说法中,正确的是______.
a.T1>T2
b.增大氢气压强,加快氢气的吸收速率
c.增大M的量,上述平衡向右移动
d.在恒温、恒容容器中,达平衡后充入H2,再次平衡后的压强增大
(2)以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池(如图2装置甲所示),其中负极通入H2,正极通入O2和CO2的混合气体.图2乙装置中a、b为石墨电极,电解过程中,b极质量增加.
①工作过程中,甲装置中d电极上的电极反应式为______.
②若用该装置电解精炼铜,则b极接______(填“粗铜”或“精铜”);若用该装置给铁制品上镀铜,则______(填“a”或“b”)极可用惰性电极(如Pt电极),若电镀量较大,需要经常补充或更换的是______.
(3)氨在氧气中燃烧,生成水和一种空气组成成分的单质.
已知:N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(1)△H=-572KJ•mo1-1试写出氨气在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式______.
(4)在一定条件下,将lmol N2和3mol H2混台于一个10L的密闭容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)5min后达到平衡,平衡时氮气的转化率为α.
①该反应的平衡常数K=______,(用含α的代数式表示)
②从反应开始到平衡时N2的消耗速率v(N2)=______mo1•L-1•min-1.(用含α的代数式表示)
正确答案
解:(1)在压强相同的条件下,T1对应的吸氢量大,也就是T2→T1,平衡正向移动,而正反应是放热反应,所以T2→T1,是降温,所以T2>T1,
a.T1<T2,故a错误;
b.增大氢气压强,反应速率加快,氢气的吸收速率加快,故b正确;
c.M为固体,增大M的量,浓度不变,上述平衡不移动,故c错误;
d.在恒温、恒容容器中,达平衡后充入H2,K=cx(H2),而平衡常数是温度的函数,温度不变,浓度不变,而体积不变,所以物质的量不变,压强不变,故d错误;
故答案为:b;
(2)①b极质量增加,则b是阴极,所以a是阳极,c是负极、d是正极,通入氢气的电极是负极,所以A是氢气、B是氧气和二氧化碳,d电极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-,
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
②若用该装置电解精炼铜,b是阴极,阴极上发生还原反应得到纯铜;如果是电镀池,铁是阴极,所以阳极为铂;若电镀量较大,需要经常补充或更换的是CuSO4溶液,故答案为:精铜;a;CuSO4溶液;
(3)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1
根据盖斯定律,由②×3-①×2得:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1531.2 kJ•mol-1
故答案为:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1531.2 kJ•mol-1;
(4)N2 +3H2⇌2NH3,
开始(mol):1 3 0
变化(mol):α 3α 2α
平衡(mol):1-α 3-3α 2α
①该反应的平衡常数K==
,故答案为:
;
②从反应开始到平衡时N2的消耗速率v(N2)==
=0.02αmo1•L-1•min-1,故答案为:0.02α.
解析
解:(1)在压强相同的条件下,T1对应的吸氢量大,也就是T2→T1,平衡正向移动,而正反应是放热反应,所以T2→T1,是降温,所以T2>T1,
a.T1<T2,故a错误;
b.增大氢气压强,反应速率加快,氢气的吸收速率加快,故b正确;
c.M为固体,增大M的量,浓度不变,上述平衡不移动,故c错误;
d.在恒温、恒容容器中,达平衡后充入H2,K=cx(H2),而平衡常数是温度的函数,温度不变,浓度不变,而体积不变,所以物质的量不变,压强不变,故d错误;
故答案为:b;
(2)①b极质量增加,则b是阴极,所以a是阳极,c是负极、d是正极,通入氢气的电极是负极,所以A是氢气、B是氧气和二氧化碳,d电极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-,
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
②若用该装置电解精炼铜,b是阴极,阴极上发生还原反应得到纯铜;如果是电镀池,铁是阴极,所以阳极为铂;若电镀量较大,需要经常补充或更换的是CuSO4溶液,故答案为:精铜;a;CuSO4溶液;
(3)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1
根据盖斯定律,由②×3-①×2得:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1531.2 kJ•mol-1
故答案为:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1531.2 kJ•mol-1;
(4)N2 +3H2⇌2NH3,
开始(mol):1 3 0
变化(mol):α 3α 2α
平衡(mol):1-α 3-3α 2α
①该反应的平衡常数K==
,故答案为:
;
②从反应开始到平衡时N2的消耗速率v(N2)==
=0.02αmo1•L-1•min-1,故答案为:0.02α.
接触法制硫酸的核心反应是2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0.
(1)该反应的平衡常数K值的表达式:K=______;升高温度,K值将______(填“增大”、“减小”、“不变”)
(2)已知某温度下,该反应的平衡常数K=19(mol•L-1)-1. 在该温度下的体积固定的密闭容器中,c(SO2)=1mol•L-1,c(O2)=1mol•L-1,当反应在该温度下测得SO2转化率为80%时,该反应是否达到平衡状态:______(填“是”或“否”),若未达到,在向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行.
(3)生产中用过量的空气能使SO2的转化率______(填“增大”、“减小”、“不变”).
正确答案
减小
否
逆反应
增大
解析
解:(1)平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物浓度幂之积,反应的平衡常数K值的表达式:K=;正反应是放热反应,升高温度K值变小,故答案为:
;减小;
(2)已知某温度下,反应2SO2+O2⇌2SO3,的平衡常数K=19.在该温度下的体积固定的密闭容器中充入c(SO2)=1mol•L-1,c(O2)=1mol•L-1,当反应在该温度下SO2转化率为80%时,依据平衡三段式列式;
2SO2 +O2 ⇌2SO3
起始量(mol/L) 1 1 0
变化量(mol/L) 1×80%=0.8 0.4 0.8
某时刻(mol/L) 0.2 0.6 0.8
Q==
=26.7>19,说明反应未达到平衡,反应向逆向进行最后达到平衡,
故答案为:否;逆反应;
(3)用过量的空气,增加反应物的浓度平衡正向移动,使SO2的转化率增大,故答案为:增大.
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