- 化学平衡
- 共20016题
反应aA（g）+bB（g）
回答问题：
（1）反应的化学方程式中，a：b：c为 ；
（2）A的平均反应速率
(3)B的平衡转化率
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是 ，采取的措施是 ；
（5）比较第II阶段反应温度（
填“＞、＝、＜”判断的理由是 ；
（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、C）.
正确答案
略
（7分）为了除去工业废气中的SO2，将“SO2转化为（NH4）2SO4”的资料摘录如下：“一个典型的实例：初步处理后的废气中含0．2%的SO2和10%O2（体积比，下同）。400℃时将废气以5m3/h的速率通过V2O5催化剂层与20L/h的速率的氨气混合，再喷入水（290g/h），此时气体温度由400℃降为200℃。在热的结晶装置中可得到（NH4）2SO4晶体（气体体积均折算成标准状况）。”利用上述资料，用氨来除去工业废气中的SO2，回答下列问题：
（1）按反应中的理论值，SO2和O2的物质的量之比是2：1，该资料中的比值是
，简述不采用2：1的理由是 。
（2）通过计算，说明为什么废气以5m3/h的速率与20L/h的速率的氨气混合？
（3）若某厂每天排放1104m3这种废气，按上述方法该厂每月（按30天计算）可得硫酸铵多少吨？消耗氨气多少吨？
正确答案
（1）1：5；根据化学平衡移动原理，过量的O2可以提高SO2的转化率。（2）废气中SO2:1000×5×2%=10L/h，V（SO2）:V（NH3）=10:20=1:2恰好生成（NH4）2SO4。（3）3．54t硫酸铵，0．91tNH3。
此题涉及的反应有：2SO2＋O2
Ⅱ：（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa
时，16.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ，
（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式是 。负极的电极反应式 。
（3）右图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应是 。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，
铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论
上消耗标准状况下的空气 L
（假设空气中氧气体积含量为20%）
正确答案
（Ⅰ）
（2）小于
Ⅱ：（1） N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+H2O(l);△H="-624kJ/mol "
（2） O2+4e-+2H2O=4OH- ， N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
（3） Cu2+ + 2e -=" Cu " ， 112
（Ⅰ）根据盖斯定律可得：热化学反应方程式N2（g）+3H2（g）
（2）当盐酸的pH=14－a时，它与等体积的氨水发生中和反应，溶液一定呈碱性，因氨水的量明显要过剩。现在要求二者中和反应后，混合液呈现中性，则盐酸的浓度要大一点，故溶液的PH小于14－a；根据电荷守恒可知。c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(Cl-)，现溶液呈中性，故c(H+)=c(OH-)，得c(Cl-)=c(NH4+)。
（Ⅱ）（1）由16.0gN2H4完全燃烧放出热量312kJ，可求出1mol肼完全燃烧所放出的热量为624k，故表示它的燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+H2O(l);△H="-624kJ/mol"
（2）由肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池可知，正极反应为 O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应可用总电极反应式减去正极反应式（电量守恒时），可得负极反应式为 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 。
（3）铜的质量变化为128g,由Cu-2e-=Cu2+,可知在电路中通过的电量为128g/64g.mol-1×2=4mole-,根据电量守恒，现电量由反应式 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+H2O(l)提供，故可得消耗1molO2(g),空气为5V（O2）=5×22.4L=112L。
某温度时，把1molN2O4气体通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行4s时NO2的浓度为0.04mol/L，再经过一定时间后，反应到达平衡，这时容器内压强为开始时的1.6倍。
（1）、前4s中以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为 mol/L·s
（2）、在4s时容器内的压强为开始时的 倍
（3）、在平衡时容器内含N2O4 mol
（4）、在平衡时容器内NO2的浓度为 mol/L
（5）、N2O4的转化率为
正确答案
0.005mol/L·s；1.1倍；0.4mol；0.24mol/L 60%
反应进行到4秒时，NO2的浓度为0.04摩/升，则此时NO2的反应速率是0.01mol/(L·s)。由于速率之比是化学计量数之比，因此N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.005摩/升·秒。4s时NO2的物质的量是0.2mol，消耗N2O4是0.1mol，所以此时体系内压强为开始时压强
（6分）图示表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间．试回答：
（1）该反应的反应物是____ __；
（2）反应物的转化率是____ __；
（3）该反应的化学方程式为___ ___．
正确答案
（1）A；（2）40％；（3）2A＝B＋C．
起始时A的浓度为2．0mol／L，B、C的浓度为0，随着时间的推移，A的浓度降低为1．2mol／L，C的浓度升高为1．2mol／L，B的浓度升高为0．4mol/L．t1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比．故正确答案为（1）A；（2）40％；（3）2A＝B＋C．
（10分）已知A、B、C是第2周期的非金属元素，其原子序数依次增大，且它们之间可以形成AC和BC以及AC2和BC2分子，D元素是一种短周期元素，它与A、B、C可分别形成电子总数相等的三种分子。请填空:
（1）写出A、B、C、D对应的元素符号：A．______、B． _____、C．______、D．______。
（2）写出工业生产中BD3与氧气反应的化学方程式：__________________________。
4AC（g）+2BC2（g） 4AC2（g）+B2（g），在上述条件下，向容器中充入AC和BC2各1 mol达平衡时，生成AC2和B2共a mol,则AC的转化率是__________（用含a的代数式表示）。
Ⅱ．若维持温度不变,在一个与Ⅰ反应前的起始体积相同容积固定的密闭容器中发生Ⅰ中所述的化学反应,开始时仍向容器中充入AC和BC2各1 mol,达平衡时生成AC2和B2共b mol,将b与Ⅰ中的a进行比较,则a_________b（填“＞”“＜”“=”或“不能确定”＝。
正确答案
（1）C N O H
（2）4NH3+5O2
（3）不能 在此反应关系中，只有失电子的物质，没有得电子的物质
（4）Ⅰ．80a% Ⅱ．＞
本题是元素化合物及平衡的综合题，涉及的知识面较宽，考查学生的综合运用能力。思路如下：A、B、C是第2周期的非金属元素，其原子序数依次增大是一个突破口，D元素是一种短周期元素，它与A、B、C可分别形成电子总数相等的三种分子是另一个突破口，即等电子体，再加上所告诉的分子式，所以可知A．C；B．N；C．O；D．H。
（2）NH3的催化氧化原理：4NH3+5O2
（3）氧化还原反应遵守得失电子守恒的原理：有得有失。本方程式只有失电子的物质，没有得电子的物质，所以不能发生。
（4）该反应是4CO+2NO2====4CO2+N2,由题意可知CO2为4a/5 mol, N2为a/5 mol，所以转化的CO为4a/5 mol,，转化率为80a％。向容器中充入AC和BC2各1 mol,容积体积相同且固定，即恒温恒容，反应向正方向进行，所以压强减小，导致恒温恒压下的压强大于恒温恒容时的压强，所以恒温恒压下反应向正方向进行程度大，所以a＞b。
（8分）一定温度下，向装有固体催化剂且容积不变的密闭容器中通入1 mol N2和4 mol H2，使之发生如下反应：
N2（g）+3H2（g）
平衡时容器内气体压强为起始时的80%。
（1）通入1 mol N2和4 mol H2，达到平衡时，放出的热量为__________。
（2）保持同一反应温度，在相同的容器中，将起始物质的量改为a mol N2、b mol H2、c mol NH3。
①达到相同的平衡时，（1）与（2）放出的热量值__________ （填序号）。
②a、b、c必须满足的关系是（一个用a、c表示，另一个用b、c表示）___________，___________。
③欲使起始时反应表现为向正反应方向进行,a的取值范围是__________。
正确答案
（1）46．2 kJ （2）①C
②
本题考查平衡的有关计算，考查学生的计算能力和思维能力。
思路如下：（1）
N2 + 3H22NH3 Δn=2
起始 1 mol 4 mol 0
平衡0．5 mol 1．5 mol 1 mol 5 mol-4 mol="1" mol
所以放出热量=0．5 mol×92．4 kJ· mol-1=46．2 kJ
（2）保持同一反应温度，在相同的容器中，将起始物质的量改为a mol N2、b mol H2、c mol NH3，前者和后者是等效平衡。前者向正方向进行，后者不一定，所以选C。运用“一边倒”规律，NH3转化后为c/2 mol N2、3c/2 mol H2，所以a+c="1" mol，b+c="4" mol，转化后为2a+c=2，2b+3c=8。由（1）可知平衡时N2为0．5 mol，起始时反应表现为向正反应方向进行，所以0．5＜a≤1。
（17分）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上采用如下反应合成甲醇：
CO(g)+2H2(g)
(1)能够说明该反应已达到平衡的是_________：
a．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
b．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2molH2的同时生成1 mol CH3OH
(2)右图是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线：
①该反应的△H____0（填“>”、“<”或“=”）。
②T1和T2温度下的平衡常数：K1____K2（填“>”、“<”或“=”）。
(3)2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如图1所示。
①甲醇完全燃烧的化学方程式_______________________。
②请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。
(4)用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水(C1、C2均为石墨电极)。
①该反应的离子方程式________________________。
②电解开始后在电极__________________的周围（填“C1”或“C2”）先出现红色。
正确答案
(1)ac（4分（4分，选一个对得2分，一对一错不得分）：
(2)①<（2分） ②>（2分）
(3)①2CH3OH＋3O2
(4)2Cl－＋2H2O
（1）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以c正确。根据方程式可知，反应是体积减小的，因此压强也是减小的，所以a也能说明达到平衡状态。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，b不正确。D中反应速率的方向是相同的，不正确。答案选ac。
（2）①根据图像可知，温度为t2的曲线首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此t2大于t1。温度高，CO的转化率低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，即△H＜0。
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，即K1＞K2。
（3）①甲醇完全燃烧的生成物是水和CO2。所以方程式为2CH3OH＋3O2
②氧气在反应中得到电子，因此在正极通入，又因为氢离子向正极移动，所以正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O。
（4）惰性电极电解饱和食盐水时，阳极是氯离子放电，产生氯气。阴极是氢离子放电，产生氢气，因此阴极周围水的电离平衡被破坏，溶液显碱性，显红色。由于C2和电源的负极相连，所以
C2是阴极，该电极周围溶液显红色。该反应的方程式为2Cl－＋2H2O
(10分)工业合成氨的反应：
⑴相同条件下，1 mol N2和3 mol H2所具有的能量 （“大于”、“小于”、“等于”）2 molNH3具有的能量；
⑵如果将1 mol N2和3 mol H2混合，使其充分反应，放出的热量 （“大于”、“小于”、“等于”）上述数值，其原因是 ；
⑶实验室模拟工业合成氨时，在容器为2L的密闭容器内，反应经过10min后，生成10 mol NH3，则用N2表示的该反应速率为： ；
⑷一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是
a.正反应速率和逆反应速率相等 b.正反应速率最大，逆反应速率为0
c.N2的转化率达到最大值 d.N2和H2的浓度相等
e. N2、H2和NH3的体积分数相等 f.反应达到最大限度
正确答案
略
（10分）天然气的主要成分是甲烷。在某平衡体系中存在CH4、H2O、CO、H2四种气体，
其平衡常数表达式为
请回答下列问题：
（1）写出该可逆反应的化学方程式：
（2）根据图23—1判断△H 0，△S 0（选填“>”、“<”或“=”）。
（3）假设上述反应在恒容、恒温下进行，判断反应达到平衡状态时的标志是
（4）在图23—2中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
正确答案
（10分）
（2）>（2分） >（2分）
（3）AC（2分）
（4）（2分，说明只要2Mpa线在1Mpa线上方均给分）
分析：（1）根据平衡常数可知，反应中CO和H为生成物，CH4和H2O为反应，以此书写反应的化学方程式；
（2）根据平衡移动曲线的变化特点判断反应热，根据混乱度的变化来判断熵变；
（3）根据化学平衡为动态平衡，达到平衡时正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变来判断平衡状态；
（4）根据压强增大平衡向逆反应方向移动来画出曲线．
解答：解：（1）根据平衡常数可知，反应中CO和H为生成物，CH4和H2O为反应，
反应的化学方程式为CH4（g）+H2O（g）
故答案为：CH4（g）+H2O（g）
（2）根据图象中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，甲烷的百分含量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应吸热，△H＞0，生成物气体的物质的量大于反应物气体的物质的量，混乱度增大，则△S＞0，
故答案为：＞；＞；
（3）A．CO减少的化学反应速率和H2O减少的化学反应速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A正确；
B．CO、H2O（g）、CH4、H2的浓度都相等，不能说明达到平衡状态，平衡时各物质的浓度取决于反应时各种物质的配比数和反应的程度，故B错误；
C．CO、H20（g）、CH4、H2的浓度都不再发生变化，说明达到平衡状态，故C正确；
D．正、逆反应速率都为零，不正确，化学平衡为动态平衡，平衡时正逆反应速率相等，不为0，故D错误．
故答案为：AC；
（4）压强增大，平衡向逆反应方向移动，甲烷的平衡含量减小，故答案为：
点评：本题考查化学平衡移动以及平衡移动图象问题，题目难度不大，本题注意把握如何判断平衡状态的标志问题．
扫码查看完整答案与解析