- 化学平衡
- 共20016题
(13分)(1)常温下,0.05mol/L硫酸溶液中,c(H+)= mol/L,pH值为 ,水电离的c(H+)= mol/L。如图所示,一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力曲线图,请回答。
(2)“O”点为什么不导电 。
(3)a、b、c三点的氢离子浓度由小到大的顺序为 。
(4)a、b、c三点中,醋酸的电离程度最大的一点是 。
(5)若使c点溶液中的c(CH3COO-)提高,在如下措施中,可选择 。
A.加NaCl溶液 B.加热
C.加固体KOH D.加Zn粒
E.加固体CH3COONa F.加水
(6)在稀释过程中,随着醋酸浓度的降低,下列始终保持增大趋势的量是__________________。
A.H+个数 B.c(H+)
C.c(H+)/c(CH3COOH) D.CH3COOH分子数
正确答案
(1)0.1 mol/L 1 10-13 mol/L (2)因为冰醋酸未电离,无自由移动的离子
试题分析:(1)0.05mol/L硫酸溶液中c(H+)=0.1 mol/L,pH值为1,水电离的c(H+)为10-13 mol/L。
(2)在O点醋酸没有电离,只有醋酸分子,无自由移动的离子,所以不能导电。
(3)氢离子浓度越大,导电能力越强,所以根据图像可知氢离子浓度的大小顺序为b>a>c。
(4)醋酸是弱酸,存在电离平衡,稀释促进电离,所以c点醋酸的电离程度最大。
(5)根据CH3COOHCH3COO-+H+,加NaCl溶液,平衡不移动c(CH3COO-)不变,加热平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,加固体KOH,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,加Zn粒,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,加固体CH3COONa,平衡逆向移动,但c(CH3COO-)增大,加水平衡正向移动,但c(CH3COO-)减小。所以能使c(CH3COO-)增大的措施是BCDE。
(6)根据CH3COOHCH3COO-+H+,稀释过程中平衡正向移动,H+个数增加,c(H+)减小,c(CH3COO-)减小,CH3COOH分子数减小,根据K=
,c(CH3COO-)减小,所以
增大。因此选AC。
点评:本题综合性较强,难度较大,主要要运用好平衡常数。
研究NO2、、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
利用反应6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12 H2O(g)可处理NO2。700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的NO2和NH3, 反应过程中测定的部分数据见下表
(1)反应在2min内的平均速率为v(NH3)= ,4min该反应达到平衡状态,则该反应的平衡常数K的表达式为 ,NO2的转化率为
(2)700℃ ,将NO2与NH3以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.体系密度保持不变
d.每消耗1 mol NO2的同时生成2 mol H2O
正确答案
(1)0.10mol/(L·min) C7(N2) ·C12(H2O)/ C6(NO2) ·C8(NH3) 75% (2) ab
试题分析:由方程式可知反应物和生成物的反应计量数之和不相等所以压强不变时达到平衡状态;混合气体的颜色保持不变也表明达到平衡状态;因为反应物和生成物均为气体,气体的质量不变容器的体积不变所以体系的密度始终不变。
在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
回答下列问题:
⑴该反应化学平衡常数的表达式:K= ;
⑵该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应;
⑶下列说法中能说明该反应达平衡状态的是
A、容器中压强不变 B、混合气体中c(CO)不变
C、混合气体的密度不变 D、c(CO) = c(CO2)
E、化学平衡常数K不变 F、单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等
⑷某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时的温度为 。
正确答案
⑴K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2);⑵ 吸热;⑶ B ⑷ 830℃
试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)。
(2)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正反应是吸热反应。
(3)在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态。所以B正确。该反应是体积不变的可逆反应,则压强和物质的量也是不变的,即当压强和物质的量始终是不变,A不能说明。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,C不正确。平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,D不正确。平衡常数只与温度有关系,温度不变,平衡常数不变,F中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此F中的关系始终是成立,不正确,答案选B。
(4)当c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)时,此时K=1,所以该反应的温度是830℃.
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,在注重对学生基础知识的巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生的逻辑推理能力和逆向思维能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确平衡常数的含义以及平衡状态的判断依据,然后结合题意灵活运用即可。
(共16分)如下图,甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应:A(g)+B(g) xC(g)的生成物 C在反应混合物中的百分含量(C%)和反应时间(t)的关系。
(1)若甲图中两条曲线分别代表有催化剂和无催化剂的情况,则 曲线表示无催化剂时的情况,速率:a b(填:大于、小于或等于)
(2)若乙图表示反应达到平衡后,分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入He气后的情况,则 曲线表示恒温恒容的情况,此时该恒温恒容中
C% (填:变大、变小或不变)
(3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 热反应(填:放热、吸热),计量数x的值是 ;
(4)丁图表示在某固定容器的密闭容器中,上述可逆反应达到平衡后,某物理量随着温度(T)的变化情况,根据你的理解,丁图的纵坐标可以是 ,[填:①C% ②A的转化率 ③B的转化率④压强⑤c(A)⑥c(B)];升温平衡移动的方向为 。(填:左移或右移)
正确答案
(1)b 大于 (2)a 不变 (3)吸 大于2(或大于等于3)
(4)①②③④ 右
(1)对于某可逆反应来说,加入催化剂,仅仅是加快反应速率,不影响平衡的移动,所以b曲线表示无催化剂,速率大小为:a大于b;
(2)恒温恒容条件下,加入无关气体氦气,平衡不移动,则曲线a 为恒温恒容,C%不变。
(3)在相同的压强下,温度越高C%的含量越高,即可知该反应的正反应为吸热反应;在相同温度下,压强越大,C%的含量越小,即可知该反应的正反应方向为气体体积增大的反应,x的值大于2(或大于等于3)。
(4)根据图示可知,①②③④符合题意;由于该反应的正反应为吸热反应,升温平衡向右移动。
合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示。
(1)天然气(主要成分为CH4)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为 。
(2)甲烷是一种清洁燃料,但不完全燃烧时热效率降低,同时产生有毒气体造成污染。
已知:CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) ΔH1=―890.3 kJ/mol
2CO (g) + O2(g)=2CO2(g) ΔH2=―566.0 kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的_____倍(计算结果保留1位小数)。
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L-1的氯化铜溶液的装置示意图:
请回答:
①甲烷燃料电池的正极反应式是____ ____。
②当线路中有0.1 mol电子通过时,________(填“a”或“b”)极增重________g。
(4)运输氨时,不能使用铜及其合金制造的管道阀门。因为在潮湿的环境中,金属铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化,生成[Cu(NH3)4]2+,该反应的离子方程式为 。
正确答案
(10分)
(1)CH4 + H2O CO + 3H2(2分)
(2)0.7(2分)
(3)① O2+4 H++4e-==2H2O (2分) ② b (1分) 3.2(1分)
(4)2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O ="==" 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-(2分)
试题分析:(1)根据题中提供的反应物、生成物和条件可以书写方程式,方程式为CH4 + H2O CO + 3H2。
(2)(由第一个式子乘以2在减去第二个式子)再除以2得:CH4(g) + 3/2O2(g)=CO (g) + 2H2O(l) ΔH=- 607.3 kJ/mol。(607.3 kJ/mol)/ (890.3 kJ/mol)=0.7。
(3)①充入O2的一极是正极,失去电子,反应式是O2+4H++4e-==2H2O。
②Cu2++2e-=Cu,0.1mol电子,得铜为3.2g。b极是阴极得电子,故b及质量增加。
(4)根据题中给提供的反应物和生成物书写,离子方程式为:2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O ="==" 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-。
点评:本题考查的是化学计算、合成氨、燃料电池和电解原理等知识,题目难度中,对各个知识点原理都清楚才能解答此题。
(4分)对于下列反应:2SO2 + O2 2SO3,如果2min内SO2的浓度由6 mol/L下降为2 mol/L,那么,用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为________ mol/(L·min),如果开始时SO2浓度为4mol/L,2min后反应达平衡,若这段时间内v(O2)为0.5mol/(L·min),那么2min时SO2的浓度为_______ mol/L。
正确答案
(1)2 mol/(L·min) (2)2 mol/L
试题分析:化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2min内二氧化硫浓度变化为4mol/L,所以二氧化硫反应速率为2 mol/(L·min)。二氧化硫的速率等于氧气速率的二倍,所以二氧化硫的速率为1 mol/(L·min),二氧化硫浓度变化为2 mol/L,所以此时二氧化硫浓度为2 mol/L。
点评:掌握化学反应速率计算公式。
某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如表所示。
(1)根据左表中数据,在右图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
(2) 体系中发生反应的化学方程式是___________________________;
(3) 列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率:_______________;
(4) 该反应达到平衡时反应物X的转化率
等于___________________________;
(5) 如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①、②、③(如右图所示)则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是:
① _________________ ②________________ ③__________________
正确答案
本题考查化学反应速率和化学平衡的综合运用,注意图像和有关计算。
(1)根据题目中表格给出的数据,在坐标系中找出相应的点,然后用光滑的曲线描点即可。
(2)根据题意,可以利用“三步法”求解
aX + bY
cZ
开始 1.00 1.00 0
转化 0.45 0.9 0.9
平衡 0.55 0.1 0.9
根据各物质的量之比可得体系中发生反应的化学方程式是: X+2Y
2Z。
(3)根据图像可知在3min时,生成物Z的物质的量为0.5mol, 其平均速率为0.083mol/L·min。
(4)X的转化率等于0.45。
(5)由题目所给图象可知,在1中,平衡时Z的物质的量小于原平衡的物质的量,说明平衡逆向移动,条件为升高温度。在2中,平衡时Z的物质的量与原平衡相同,且速率加快,条件为加入催化剂;在3中,平衡正向移动,且速率加快,条件为加压。
在200 ℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)=________,c(I2)=________,而c(HI)=________,所以化学反应速率________最大而________最小(为零)(填“v正”或“v逆”)。
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________,c(I2)________,而c(HI)________,从而化学反应速率v正________,而v逆________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)当反应进行到v正与v逆________时,此可逆反应就达到了最大限度,若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。
正确答案
(1)a/V mol·L-1 b/V mol·L-1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大
(3)相等 保持不变
在化学平衡建立的过程中,开始时,c(H2)和c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有HI,逆反应速率最小为0,随反应进行c(H2)和c(I2)逐渐减小,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,直到平衡时,v正=v逆,反应体系中各组分的浓度、百分含量、各组分的分压等不发生变化。
(8分)
(1)已知某温度下,反应2SO2+O22SO3,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)="1" mol·L-1,当反应在该温度下SO2转化率
为80%时,该反应
(填“是”或“否”)达到化学平衡状态,若未达到,向 (填“正反应”或“逆反应”) 方向进行。
(2)对于可逆反应:aA(g) +bB(g) cC(g)+dD(g) △H = a kJ·mol-1;
若增大压强平衡向正反应方向移动,则a+b c+d(填“>”或“<”);若升高温度,平衡向正反应方向移动,则a_______0(填“>”或“<”)
正确答案
(1)否 逆反应 (2)> >
略
近年来,碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。
(1)在2升的密闭容器中,充有2mol CO与4mol 水蒸气,在催化剂作用下进行如下化学反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的转化率和温度t的关系如下表:
1000℃时该反应的平衡常数为___________________。850℃时,向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2,此时反应___________(填“向右进行”、“向左进行”或“处于平衡状态”)。
(2)已知:C(s)+O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol-1
C(s)+H2O(g)=== CO(g)+H2(g) △H3=+131.3kJ·mol-1
则CO和H2O生成CO2和H2的热化学方程式为_______________________________。
(3) 目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。现向体积为1 L的密闭容器中,充入
1mol CO2和3mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____________;
②若改变条件使平衡向正反应方向移动,则平衡常数______________(填序号)
a.可能不变 b.可能减小 c.可能增大 d.不变、减小、增大皆有可能
(4)NaHCO3的水溶液呈碱性,其原因是(用文字叙述)_______________________。常温下,向100mL
0.2mol/LNaHCO3溶液中滴加amol/L的醋酸溶液,当滴加到溶液呈中性时,所用去的醋酸体积刚好也
为100mL,此时醋酸的电离常数为b, 用含b的代数式表示醋酸的浓度a=_____________________。
正确答案
(14分,每空2分) (1)1/3,向右进行 (2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.2 kJ/mol
(3)①0.225mol·L-1·min-1(单位和数值各1分) ②ac(对一个给1分,错一个倒扣1分)
(4)HCO3-水解程度大于其电离程度。
a=0.2(10-7+b)/b或a=(10-7+b)/5b(其他表示形式,只要正确均给分)
试题分析:(1) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 1 2 0 0
转化浓度(mol/L) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
因为化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数K==
;根据表中数据可知,升高温度,CO的转化率降低。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此平衡常数减小,所以850℃时的平衡常数大于
。850℃时,向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2,此时Q=
=
,所以反应向右进行。
(2)根据热化学方程式①C(s)+O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol-1、②2H2(g)+O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol-1、③C(s)+H2O(g)=== CO(g)+H2(g) △H3=+131.3kJ·mol-1并依据盖斯定律可知①-②-③即得到CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),则该反应的反应热△H=-393.5kJ/mol+483.6kJ/mol-131.3kJ/mol=-41.2 kJ/mol。
(3)①根据图像可知,反应进行到10min时,反应达到平衡状态。此时生成甲醇的浓度是0.75mol/L,则根据方程式可知,消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L,所以氢气的反应速率v(H2)=2.25mol/L÷10min=0.225mol·L-1·min-1。
②如果温度不变,改变条件使平衡向正反应方向移动,则平衡常数不变;由于正反应是放热反应,因此降低温度平衡向正反应方向进行,平衡常数增大,因此正确的答案选ac。
(4)由于HCO3-的水解程度大于HCO3-的电离程度,所以碳酸氢钠溶液显碱性。醋酸的酸性强于碳酸氢钠的,因此反应中有CO2气体生成。根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),溶液显中性,则c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,所以c(CH3COO-)=c(Na+)=0.2mol/L÷2=0.1mol/L,所以溶液中c(CH3COOH)=0.5amol/L-c(CH3COO-)=0.5amol/L-0.1mol/L,所以根据电离平衡常数表达式可知b=,即b=
,解得a=
。
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