- 化学平衡
- 共20016题
氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:在氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OHCl+HClO、H2O
H++OH-、HClO
H++ClO-.
A.氯气溶于水达到平衡后,再通入少量氯气,此时已经为饱和溶液,浓度比值不变,故A错误;
B、通入少量SO2,发生反应:Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl,平衡左移,HClO的浓度减小,溶液漂白性减弱,故B错误;
C、加入少量水,促进水的电离,水的电离平衡向正反应方向移动,故C正确;
D、加入少量氢氧化钠,反应后溶液中阴阳离子所带正负电荷总数相等,故存在c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(ClO-),加入少量固体NaOH,溶液呈酸性,则有:c(H+)>c(OH-),所以c(Na+)<c(Cl-)+c(ClO-),故D错误.
故选C.
在密闭容器中有可逆反应:nA(g)+mB(g)⇌pC(g)△H>0处于平衡状态(已知m+n>p),则下列说法正确的是( )
①升温,c(B)/c(C)的比值变小
②降温时体系内混合气体平均相对分子质量变小
③加入B,A的转化率增大
④加入催化剂,气体总的物质的量不变
⑤加压使容器体积减小,A或B的浓度一定降低
⑥若A的反应速率为VA,则B的反应速率为.
正确答案
解析
解:①该反应为吸热反应,升温,平衡正向移动,B减少,C增大,所以c(B)/c(C)的比值变小,故正确;
②降温时平衡逆向移动,由M=可知,气体质量不变,总物质的量变大,则混合气体平均相对分子质量变小,故正确;
③加入B,平衡正向移动,促进A的转化,所以A的转化率增大,故正确;
④加入催化剂,平衡不移动,气体总的物质的量不变,故正确;
⑤加压使容器体积减小,m+n>p,平衡正向移动,但A、B的浓度比原状态大,故错误;
⑥若A的反应速率为VA,反应速率之比等于化学计量数之比,则B的反应速率为,故错误;
故选B.
勒夏特列原理在生产生活中有许多重要应用.
完成下列填空:
(1)实验室配制FeCl3溶液时,将FeCl3溶解在盐酸中,目的是防止______.
(2)工业制硫酸时,二氧化硫的催化氧化是关键的一步2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q,(Q>0),写出该反应的化学平衡常数表达式______;升高温度,平衡常数值______(增大、减小、不变).为了使SO2尽可能多地转化成SO3,工业生产中采取的措施是______.(任写一条)
(3)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)+Q(Q>0),
①如上述反应若第5分钟时达到平衡,测得H2的物质的量为0.3mol,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(N2)为______mol/(L•min).
②合成氨工业采取的以下措施中,可以用勒夏特列原理解释的是______(选填编号).
a.升温至500℃左右 b.使用催化剂 c.加压至20~50MPa d.将氨及时液化分离.
正确答案
FeCl3发生水解
K=
减小
使用过量的空气或者使用热交换器,移走热量
0.01
cd
解析
解:(1)Fe3+易水解,水解生成H+,水解的离子方程式为Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,配制FeCl3溶液时,可加入盐酸抑制FeCl3水解,防止生成沉淀而导致溶液变浑浊,故答案为:FeCl3发生水解;
(2)反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的K=,该反应是放热的,升高温度,K会减小,为了使SO2尽可能多地转化成SO3,即化学平衡正向移动,可以是降低温度,增大压强或是将三氧化硫移走,或是增加反应物的投入量等等,在工业生产中可以用来采取的措施是使用过量的空气或者使用热交换器,移走热量,
故答案为:;减小;使用过量的空气或者使用热交换器,移走热量;
(3)①平均反应速率v(H2)==0.03mol/(L•min),根据不同物质表示的化学反应速率之比等于方程式的系数之比,可以得出平均反应速率v(N2)=
v(H2)=0.01mol/(L•min),
故答案为:0.01;
②a.合成氨是放热反应,升温会使平衡逆向移动,降低转化率,升温的目的是为了保证催化剂的催化活性,加快化学反应速率,不能用勒夏特列原理解释,故a错误;
b.催化剂不能使平衡移动,使用催化剂是为了加快化学反应速率,用勒夏特列原理无法解释,故b错误;
c.合成氨是气体体积减小的反应,加压至20~50MPa,有利于化学平衡正向移动,有利于氨的合成,故c正确;
d.将氨及时液化分离,利于化学平衡正向移动,有利于氨的合成,故d正确;
故选cd.
如图所示为一恒压容器.在恒定温度下,将1molN2和3molH2混合后由A口快速充入容器,封闭A,反应N2+3H22NH3在t2时刻达到平衡,t2时刻再从A口快速充入一定量NH3,封闭A,t3时刻重新达平衡至t4时刻.在0~t4时间内混 合气体中NH3的体积分数(纵坐标)随时间(横坐标)变化的曲线正确的是______.
正确答案
C
解析
解:反应在恒压条件下进行,反应前1molN2和3molH2混合,在t1时刻达到平衡,t2时刻在原平衡的基础上加入氨气的一瞬间,其体积分数增大,随着反应达到新平衡,在等压条件下,所加入的氨气从理论上完全转化为N2和H2,N2和H2的物质的量之比仍为1:3,与原平衡等效,最终体积分数不变,
故答案为C.
(1)对于反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),下面表示该反应速率最快的是______.
A.v(SO2)=2mol/(L•min)
B.v(O2)=1mol/(L•min)
C.v(O2)=2mol/(L•min)
D.v(SO3)=3mol/(L•min)
(2)如图表示在密闭容器中反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,a b过程中改变的条件是______;b c过程表示平衡向______方向移动;若增大压强时,反应速率变化情况画在如图c~d处.
正确答案
解:可逆反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)都转化为υ(SO2)进行比较,
A.v(SO2)=2mol/(L•min);
B.v(O2)=1mol/(L•min),则υ(SO2)=2υ(O2)=2mol/(L•min);
C.v(O2)=2mol/(L•min)),则υ(SO2)=2υ(O2)=4mol/(L•min);
D.v(SO3)=3mol/(L•min),则υ(SO2)=υ(SO3)=3mol/(L•min),
所以反应速率最快的是C,
故选C;
(2)a时逆反应速率大于正反应速率,且正逆反应速率都增大,说明平衡应向逆反应方向移动,该反应的正反应放热,应为升高温度的结果,b时正反应速率大于逆反应速率,c增大压强,正逆反应速率都增大,平衡向气体体积减小的方向移动即正反应方向移动,因此正反应速率大于逆反应速率,图象应为,
,
故答案为:升高温度;正; .
解析
解:可逆反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)都转化为υ(SO2)进行比较,
A.v(SO2)=2mol/(L•min);
B.v(O2)=1mol/(L•min),则υ(SO2)=2υ(O2)=2mol/(L•min);
C.v(O2)=2mol/(L•min)),则υ(SO2)=2υ(O2)=4mol/(L•min);
D.v(SO3)=3mol/(L•min),则υ(SO2)=υ(SO3)=3mol/(L•min),
所以反应速率最快的是C,
故选C;
(2)a时逆反应速率大于正反应速率,且正逆反应速率都增大,说明平衡应向逆反应方向移动,该反应的正反应放热,应为升高温度的结果,b时正反应速率大于逆反应速率,c增大压强,正逆反应速率都增大,平衡向气体体积减小的方向移动即正反应方向移动,因此正反应速率大于逆反应速率,图象应为,
,
故答案为:升高温度;正; .
下列各表述与示意图一致的是( )
正确答案
解析
解:A.用盐酸滴定氢氧化钠溶液,当恰好中和时溶液的pH=7,酸碱中和在接近终点时,pH会发生突变,曲线的斜率会很大,题中图象变化与实际不相符,故A错误;
B.因反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,平衡后升温K(逆)会增大,而K(正)会减小,图象中变化与实际上的变化相符,故B正确;
C.反应生成的Mn2+对该反应有催化作用,故反应速率越来越快,不是恒定速率,故C错误;
D.因该反应是放热反应,应反应物的总能量大于生成物的总能量,但图象描述是吸热反应,故D错误;
故选B.
可以判断化学平衡发生移动的是( )
正确答案
解析
解:A、若正、逆反应速率都同等程度的改变,平衡不移动,故A错误;
B、使用合适的催化剂,正、逆反应速率都同等程度的改变,平衡不移动,故B错误;
C、对反应前后气体体积不变的反应,增大压强,正、逆反应速率都同等程度的改变,平衡不移动,故C错误;
D、反应物的转化率改变,则化学平衡一定发生移动,故D正确.
故选D.
某温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)达到平衡时,各物质的物质的量之比为n(A):n(B):n(C)=2:2:1.保持温度不变,以2:2:1的物质的量之比再充入A、B、C,则( )
正确答案
解析
解:A、由于反应前后气体的化学计量数之和不等,则增大压强平衡发生移动,故A错误.
B、由于反应前后气体的化学计量数之和减小,则增大压强平衡向正反应方向移动,导致再次达到平衡时,A、B和C的物质的量之比减小,故B错误.
C、由于反应前后气体的化学计量数之和减小,则增大压强平衡向正反应方向移动,导致再次达到平衡时,C的体积分数增大,故C正确.
D、由于反应物和生成物的浓度都增大,所以再达平衡时,正逆反应速率都增大,故D错误.
故选C.
(2016•樟树市模拟)化学中常借助曲线图来表示某种变化过程,如:①平衡移动过程 ②中和滴定过程 ③沉淀的生成和溶解过程 ④固体物质的溶解度变化过程.下列曲线图中从左到右依次表示上述过程的正确顺序是( )
正确答案
解析
解:由图可知,图中曲线从左到右依次表示为:
②中和滴定过程:如向一定量的盐酸中滴加一定浓度的氢氧化钠溶液时pH逐渐增大;
①平衡移动过程:反应达到平衡的标志是正逆反应速率相等,各组分的含量保持不变,图象中表示,当改变某一条件,正反应、逆反应速率改变程度不相等,平衡移动;
③沉淀的生成和溶解:图象应先沉淀增加,后沉淀溶解,如图象中可表示:向一定量的氯化铝溶液中滴加一定浓度的氢氧化钠溶液,首先发生反应Al3++3OH-=Al(OH)3↓,Al3+反应完毕,继续滴加NaOH溶液,发生反应OH-+Al(OH)3=AlO2-+H2O,故先生成沉淀,后沉淀溶解;
④固体物质的溶解度变化过程:大部分固体物质的溶解度温度的升高而增大,如KNO3;只有少数固体物质的溶解度受温度的影响不大,如NaCl;极少数固体物质的溶解度随温度升高而减小,如Ca(OH)2.图中可表示大部分固体物质的溶解度温度的升高而增大的过程;
综上可知:图中从左到右依次表示②①③④,
故选B.
工业上合成氨的化学反应:N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol△S=-98.3J/(mol•K),在容积为10L的密闭容器中,通入4mol N2和12mol H2,在一定条件下进行反应,4s后达到平衡状态,此时N2的浓度为0.2mol/L.试通过计算回答下列问题:
(1)温度为500K时,该反应______(填“能”或“不能”自发进行);
(2)该条件下N2的最大转化率为______,此时混合气体中NH3的体积分数是______,若起始时通入1.5mol N2和4.5mol H2,要保持平衡时各组分的体积分数不变,需要通入HN3______mol;
(3)已知50MPa、400℃时,该反应的平衡常数为K1,20MPa、500℃时,该反应的平衡常数为K2,则K1 ______K2(填“>”“<”或“=”);
(4)从温度和压强的角度回答:要加快合成氨的反应速率应选择______,要提高氨的产率应选择______.
正确答案
解:(1)△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/(mol•K)]×500K=-43250kJ/mol<0,所以该反应能够自发进行,
故答案为:能;
(2)达到平衡时N2的浓度为0.2mol/L,平衡时氮气的物质的量为:n(N2)=0.2mol/L×10L=2mol,达到平衡时消耗氮气的物质的量为:4mol-2mol=2mol,
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△n
1 3 2 2
2mol n(NH3) n
n(NH3)==4mol,反应后气体的物质的量减小量为:△n=
=4mol,
该条件下N2的最大转化率为:×100%=50%;
此时混合气体中NH3的体积分数是:×100%=25%;
平衡时各组分的体积分数不变,则说明两个平衡互为恒温恒容下的等效平衡,将各组分的量按照计量数转化成初始反应物,一定满足4molN2和12molH2,若起始时通入1.5molN2和4.5molH2,还缺少(4-1.5)mol=2.5molN2、(12-4.5)mol=7.5molH2,相当于缺少5mol氨气,所以还缺少5mol氨气,
故答案为:50%;25%;5;
(3)该反应为放热反应,温度越高,平衡向着逆向移动,温度越低,平衡向着正向移动;
该反应为气体体积缩小的反应,增大压强,平衡向着正向移动,减小压强,平衡向着逆向移动
所以50MPa、400℃时比20MPa、500℃时的压强大于、温度低,则50MPa、400℃时反应的平衡常数K1一定大于20MPa、500℃时该反应的平衡常数K2,
故答案为:>;
(4)升高温度、增大压强,反应速率加快,所以要加快合成氨的反应速率应选择高温高压;要提高氨的产率,需要使平衡向着正向移动,该反应为放热、气体体积减小的可逆反应,则低温、高压条件下有利于平衡向着正向移动,
故答案为:高温高压;低温高压.
解析
解:(1)△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/(mol•K)]×500K=-43250kJ/mol<0,所以该反应能够自发进行,
故答案为:能;
(2)达到平衡时N2的浓度为0.2mol/L,平衡时氮气的物质的量为:n(N2)=0.2mol/L×10L=2mol,达到平衡时消耗氮气的物质的量为:4mol-2mol=2mol,
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△n
1 3 2 2
2mol n(NH3) n
n(NH3)==4mol,反应后气体的物质的量减小量为:△n=
=4mol,
该条件下N2的最大转化率为:×100%=50%;
此时混合气体中NH3的体积分数是:×100%=25%;
平衡时各组分的体积分数不变,则说明两个平衡互为恒温恒容下的等效平衡,将各组分的量按照计量数转化成初始反应物,一定满足4molN2和12molH2,若起始时通入1.5molN2和4.5molH2,还缺少(4-1.5)mol=2.5molN2、(12-4.5)mol=7.5molH2,相当于缺少5mol氨气,所以还缺少5mol氨气,
故答案为:50%;25%;5;
(3)该反应为放热反应,温度越高,平衡向着逆向移动,温度越低,平衡向着正向移动;
该反应为气体体积缩小的反应,增大压强,平衡向着正向移动,减小压强,平衡向着逆向移动
所以50MPa、400℃时比20MPa、500℃时的压强大于、温度低,则50MPa、400℃时反应的平衡常数K1一定大于20MPa、500℃时该反应的平衡常数K2,
故答案为:>;
(4)升高温度、增大压强,反应速率加快,所以要加快合成氨的反应速率应选择高温高压;要提高氨的产率,需要使平衡向着正向移动,该反应为放热、气体体积减小的可逆反应,则低温、高压条件下有利于平衡向着正向移动,
故答案为:高温高压;低温高压.
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