- 化学平衡
- 共20016题
(6分)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示]化学平衡的影响,得到如图所示图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率):
分析图像,回答下列问题:
(1)在图像反应Ⅰ中,若P1 2(填“>”、“<”或“=”),则此正反应为是一个气体分子数_____(填“减少”或“增大”)的反应,该正反应为_____(填“吸热”或“放热”)反应。由此判断,此反应自发进行的温度是__ ___。(填“低温”“高温”“任何温度”) (2)在图像反应Ⅱ中,T1_____T2(填“>”、“<”或“=”),该正反应为_____(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)在图像反应Ⅲ中,若T1>T2,该反应能否自发进行
正确答案
(6分)(每空1分)
(1)是一个气体分子数__增大 __
该正反应为_ 放热
自发进行的温度是_ 任何温度 _。
(2)反应Ⅱ中,T1___>__T2(填“>”、“<”或“=”),
该正反应为_ 放热 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图像反应Ⅲ中,能否自发进行 能自发进行
略
(8分)在t℃时,将3molA和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中(容积不变),发生如下反应:3A (g)+B (g) x C(g),2min时反应达到平衡状态(温度不变),剩余1.8molB,并测得C的浓度为0.4mol/L。据此填写以下空白:
(1)v(B) = mol/(L·min), x的值= 。
(2)比较达到平衡时,A、B两反应物的转化率之比为α(A):α(B)= ;
(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气后(氦气和A、B、C都不反应),则下列说法中正确的是____________(填写字母序号)
A.化学平衡向正反应方向移动 B.化学平衡向逆反应方向移动
C.化学平衡不会发生移动 D.气体A的浓度会减小
正确答案
(1)0.05 4 (2)2:1(3)C
试题分析:(1)平衡时B消耗0.2mol,生成C0.8mol,所以x=4,B的反应速率为0.1/2 mol/(L·min)="0.05" mol/(L·min)。
(2)平衡时A消耗0.6mol,A转化率为20%,B转化率为10%,A、B转化率之比为2:1。
(3)定容容器中通稀有气体,各组分浓度不变,平衡不移动。
点评:定温定容时。通稀有气体,平衡不移动;定温定压时通稀有气体,相当于减压。
(8分)往容积为10 L的密闭容器内通入40 mol N2和120 mol H2,在一定条件下进行反应,经2 s后达到平衡状态,平衡时c(N2)为2 mol/L。
(1)用H2的浓度变化表示2 s内的平均速率v(H2)=________。
(2)氮气的转化率是________。
(3)平衡时混合气体中氨的体积分数是________。
(4)容器内反应前后压强比是________。
正确答案
(1) (2) 50% (3)33.3% (4)4:3
平衡时氮气的浓度为2mol/L,物质的量为20mol,说明参加反应的氮气是4mol-2mol=2mol,则
_ N2 + 3H22NH3
起始量(mol) 40 120 0
转化量(mol) 20 60 40
某时刻(mol) 20 60 40
所以用H2的浓度变化表示2 s内的平均速率v(H2)=
氮气的转化率是20÷20×100%=50%
平衡时混合气体中氨的体积分数是
压强之比是物质的量之比
所以容器内反应前后压强比是
(8分)化学学科中的平衡理论主要内容包括:化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡等四种。且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题。
(1)一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,可逆反应
A(g)+2B(g)4C(g)
H >0 达到平衡时,c(A)="2mol/L," c(B)="7mol/L," c(C)=4mol/L。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是 ;若改变条件重新达到平衡后体系中C的体积分数增大,下列措施可行的是
①增加C的物质的量 ②加 压 ③升 温 ④使用催化剂
(2)常温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如右图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是 (填“A”或“B”)。设盐酸中加入的Zn质量为m1, 醋酸溶液中加入的Zn质量为m2。则m1 m2(选填“<”、“=”、“>”)
正确答案
(1)3mol/L<c(B)<9mol/L ③ (2)B;<
略
(本题共8分)将2molCO2和6molH2充入容积为3L的密闭容器中,在一定温度和压强条件下发生了下列反应:CO2(g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) +49.0 kJ。反应在2分钟时达到了平衡。
(1).用H2与CO2浓度的变化表示该反应的速率,以它们的速率表示反应达到平衡的关系式是_____________________。
(2).当改变反应的某一个条件,平衡一定向正反应方向移动的是__________。
a.逆反应速率先增大后减少 b.正反应速率先增大后减少
c.某反应物的体积百分含量减小 d.化学平衡常数K值增大
(3).达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物中CH3OH的“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是 (填序号)。
(4).平衡时,测得H2O(g)的物质的量分数为0.30,则用H2O(g)的物质的量浓度变化来表示该反应在2分钟内的平均反应速率为 mol ∙ L-1∙ min-1。
正确答案
(1).3υ(CO2)正=υ(H2)逆,或3υ(CO2) 逆=υ(H2)正 (2分)
(2).b、d (2分)
(3).C、D (2分)
(4).0.25 (2分)
(1).因为速率之比是相应的化学计量数之比,所以答案是3υ(CO2)正=υ(H2)逆,或3υ(CO2) 逆=υ(H2)正。
(2).只要正反应速率大于逆反应速率,平衡就向正反应方向移动,所以b正确,a不正确。向正反应方向移动,则平衡常数一定增大,d正确。反应物的体积分数减小,平衡也可能向逆反应方向移动,例如通过降低反应物的浓度。答案选bd。
(3)由于反应是体积减小的放热的可逆反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,甲醇的含量降低。增大压强平衡向正反应方向移动,甲醇的含量增大。因此选项CD正确,答案选CD。
(4).设生成水蒸气是xmol,则反应后的物质的量是8-2x,所以有(8-2x)×0.3=x,解得x=1.5mol。反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以水蒸气的反应速率是
(12分)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=________。已知:K300 ℃>K350 ℃,则该反应是________热反应。
(2)如图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=_____ ___。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向逆反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
正确答案
(12分)(1) 放
(2)b 1.5×10-3mol/(L·s) (3)bc (4)b
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
初始c: 0.01 0.005 0
△c: 0.0065 0.00325 0.0065
3s c: 0.0035 0.00125 0.0065
(1)K300 ℃>K350 ℃,说明升高温度,K减小,平衡左移,正反应是放热反应
(2)由表中数据结合图像可知b线为NO2的变化的曲线;
,而
(3)平衡状态即正逆反应速率相等(c可表明),各物质的浓度不再改变(b可表明);由于各气体的质量恒定的,不能做为平衡的标志
(4)催化剂不能影响平衡的移动;增大O2的浓度、及时分离出NO2气体均会使平衡正向移动;故就选择升高温度,速率增大了,同时平衡向吸热方向移动,即逆向移动。
(6分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为:
1/3Fe2O3(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____,ΔH____0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平衡反应速率v(CO2)=_____、CO的平衡转化率=_____;
正确答案
(6分)
(1)(每空1分)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH < 0(填“>”、“<”或“=”);
(2)(每空2分)应速率v(CO2)=__ 0.006 mol·L-1·min-1 _、CO的平衡转化率= 60%
略
化学学科中的平衡理论主要包括:化学平衡、电离平衡和水解平衡三种,且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题:
Ⅰ、在恒容密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g) ΔH=Q kJ/mol。回答下列问题:
(1)写出该反应平衡常数的表达式__________。
(2)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填序号)。
① v(A)=3v(B) ②混合气体的密度保持不变
③有3 mol A消耗的同时有1 mol B生成 ④C的浓度保持不变
(3)根据实验测得的数据可知,温度越高该反应的化学平衡常数越大,则Q______0(填“大于”或“小于”)。
Ⅱ、(1)室温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100 mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是________(填 “a”或“b”)。设盐酸中加入Zn质量为m1,醋酸溶液中加入的Zn质量为m2,则m1________m2(选填“<”、“=”或“>”)。
(2)若室温下pH=2的盐酸和醋酸溶液各 100 mL,分别加水稀释后使pH=4,设盐酸中加入水的体积为V1,醋酸溶液中加入的水的体积为V2,则 V1______V2(填“<”“=”或“>”)。
Ⅲ、常温下,浓度均为0.1 mol/L 的下列六种溶液的pH如下表:
(1)上述盐溶液中的阴离子,结合H+能力最强的是
(2)根据表中数据判断,浓度均为0.01 mol/L 的下列五种物质的溶液中,酸性最强的是_______ (填编号) ; 将各溶液分别稀释100倍, pH变化最小的是 (填编号) 。
A.HCN B.HClO C.C6H5OH D.CH3COOH E.H2CO3
(3)据上表数据,请你判断下列反应不能成立的是 (填编号)。
A.CH3COOH+ Na2CO3=NaHCO3+CH3COONa
B.CH3COOH+NaCN=CH3COONa+HCN
C.CO2+H2O+2C6H5 ONa=Na2CO3+2C6H5OH
Ⅳ、已知:ZnCl2·xH2O易溶于水,且其浓的水溶液呈较强酸性;SOCl2 (氯化亚砜)极易和水发生如下反应:SOCl2+H2O=SO2+2HCl。实验室中制取无水氯化锌采用ZnCl2·xH2O与SOCl2混合加热的方法。试回答:
SOCl2的作用是___________________________________。
正确答案
Ⅰ.⑴K=c2(C)/c3(B)c(A)⑵ ③④ ⑶大于。
Ⅱ.(1) b , < 。(2) < 。
Ⅲ.① CO32 - ,② D , C 。 ③ C 。
Ⅳ 夺去ZnCl2·xH2O中的水,同时生成HCl,它可以抑制ZnCl2的水解 。
试题分析:Ⅰ.⑴反应3A(g)+B(g)2C(g)的平衡表达式为K=c2(C)/c3(B)c(A);
(2)当该反应达到平衡时, v(A)=3v(B)不能作为其标志,因为整个过程都是v(A)=3v(B),混合气体的密度保持不变,不能作为其达到平衡的标志,因为整个过程中混合气体的密度保持不变;有3 mol A消耗的同时有1 mol B生成和C的浓度保持不变可以作为判断其达到平衡的标志,所以本题的答案为③④;
(3)温度越高该反应的化学平衡常数越大,根据勒夏特勒原理,可以知道该反应为吸热反应,所以Q大于0;
Ⅱ(1)pH=2的盐酸和醋酸,相同体积的条件下,醋酸的物质的量远远大于盐酸的物质的量,但当两者与锌反应时,由于醋酸不断电离出氢离子,所以比较慢达到pH=4,所以图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是b,且醋酸消耗的锌的质量较大;
(2)pH=2的盐酸和醋酸,相同体积的条件下,醋酸的物质的量远远大于盐酸的物质的量,所以加水稀释后使pH=4,醋酸所用水的体积较大;
Ⅲ(1)上述盐溶液中的阴离子,pH越大则说明结合H+的能力越大,所以结合H+能力最强的是CO32 - ;盐溶液中的阴离子,pH越小,说明其酸性越强,所以CH3COOH 的酸性最强;苯酚在水中的溶解度很小,所以将各溶液分别稀释100倍, pH变化最小的是苯酚;(3)根据强酸制备弱酸的原理,可以知道CO2+H2O+2C6H5 ONa=Na2CO3+2C6H5OH不能够成立,因为碳酸根的酸性比苯酚弱,故产物不能出现Na2CO3,所以答案选择C;
Ⅳ因为SOCl2 (氯化亚砜)极易和水发生如下反应:SOCl2+H2O=SO2+2HCl,产生的HCl有利于抑制锌离子的水解,且可以抢夺ZnCl2·xH2O中的水,即SOCl2的作用是夺去ZnCl2·xH2O中的水,同时生成HCl,它可以抑制ZnCl2的水解。
点评:本题综合考查了化学平衡、强弱电解质、盐类水解的相关知识,该题综合性强,涉及的范围比较广,该题有一定的难度。
(11分) 能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1
反应II:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
(1)上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”),反应I的化学平衡常数表达式K= 。
(2)下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
①由表中数据判断ΔH2 0(填“>”、“<”或“=”);
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是 ;
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)="0.2" mol·L-1,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
正确答案
略
煤的液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术,其中合成CH3OH是最重要的研究方向之一。在2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,探究温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T2>T1均大于300℃)。
①通过分析上图,可以得出对反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的说法正确的是(填
序号) 。
②下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是 (填序号)
a.体系压强保持不变 b.v(H2)=3v(CO2)
c.CH3OH与H2物质的量之比为1:3 d.每消耗1 mol CO2的同时生成3molH2
e.密闭容器中混合气体的密度不变 f.密闭容器中CH3OH的体积分数不变
③在T1温度时,将2molCO2和6molH2充入该密闭容器中,充分反应达平衡时,若CO2的转化率为60%,则容器内的压强与起始压强之比为 ,该反应的平衡常数为 。
正确答案
(共10分)① A C D (3分) ② a d f (3分)③ 7:10 、 0.52 (各2分)
试题分析:①根据图像可知,当压强相同时,温度为T2的曲线首先达到平衡状态,这说明温度是T2>T1。但温度高,甲醇的含量低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,即△H<0,A正确;温度是T2>T1,所以T1时的反应速率小于于T2时的反应速率,B不正确;C、升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以该反应在T1时的平衡常数比T2时的大,C正确;处于A点的反应体系从T1变到T2时,平衡向逆反应方向移动,所以达平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大,D正确,答案选ACD。
②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。a.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)是体积减小的可逆反应,因此体系压强保持不变时可以说明达到平衡状态,a正确;b.反应速率之比是相应的化学计量数之比,因此v(H2)=3v(CO2)是恒成立的,b不正确;c.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,所以CH3OH与H2物质的量之比为1:3不能说明反应达到平衡状态,c不正确;d.每消耗1 mol CO2的同时生成3molH2,由于二者的反应速率相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,因此可以说明达到平衡状态,d正确;e. 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,所以密闭容器中混合气体的密度始终不变,e不能说明,e不正确;f.密闭容器中CH3OH的体积分数不变可以说明反应达到平衡状态,f正确,答案选adf。
③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0 0
转化浓度(mol/L) 0.6 1.8 0.6 0.6
平衡浓度(mol/L) 0.4 1.2 0.6 0.6
所以容器内的压强与起始压强之比为=
该反应的平衡常数K==
=0.52
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