- 化学平衡
- 共20016题
在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g) 3C(g),已知加入1molA和3molB且达到平衡后,生成了a molC。
(1)达到平衡时,C在反应混合气中的体积分数是 (用含字母a的代数式表示)。
(2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和6 mol B,达到平衡后,C的物质的量为 mol(用含字母a的代数式表示)。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B,若要求平衡后C在反应混合气中体积分数仍与原平衡相同,则还应加入C mol。
(4)在同一容器中加nmolA和3n molB,则平衡时C的物质的量为mmol,若改变实验条件,可以使C的物质的量在m~2m间变化,那么,n与m的关系是_____________。(用字母n、m关系式表示)
正确答案
(1)25a%(2)2a 不变(3)6
(1)根据反应方程式,由生成了amolC,可知A反应了a/3mol,B反应了 2a/3mol,平衡时A为(1-a/3)mol,B为(3-2a/3)mol,C为amol,可计算出C的体积分数为25a%。(2)本题达平衡时与(1)小题达平衡时,互为等效平衡。则相同组分的体积分数相同,C的物质的量为2amol。(3)据恒温恒容下反应前后气体分子数不变的同一可逆反应的等效平衡规律,即通过反应的化学计量数比换算(极限假设转换)成反应式同一侧的反应物或生成物,其物质的量之比相同,二平衡等效,可设加入C xmol,xmolC完全换算成A、B后共有(2+x/3)molA,(8+2x/3)molB,由(2+x/3):(8+2x/3)=1:3,解得x=6。(4)n>[2/3]m
一定条件下,体积为1 L的密闭容器中发生如下反应:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJ·mol-1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大,该反应________(填序号)。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大
正确答案
(1)bcd
(2)a=1.60(或b=0.80),说明在一定条件下,t1~t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变,则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
(2)0~t1 min,反应消耗的SiF4为0.40 mol,根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol,故a=1.60 mol,t2 min时,H2O仍为1.60 mol,故b=0.80 mol。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
(6分)一定条件下,将SO2和O2充入一密闭容器中,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H<0。反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示:
回答下列问题:
(1) 若降低温度,该反应的化学平衡常数 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)该反应处于平衡状态的时间段为 。
(3)反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是 (用文字表达)。10 min到15 min的曲线变化的原因可能是 (填写编号)。
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加SO3的物质的量
(4)维持容器体积不变,向该反应的平衡体系中充入氮气 , 则平衡 ( 填“向左”或“向右”或“不”)移动;维持容器体积不变,向该反应的平衡体系中移走部分混合气体 , 则平衡 ( 填“向左”或“向右”或“不”) 移动。
正确答案
(每空1分,共6分)
(1)增大;(2)15-20min,25-30min;(3)增大氧气的浓度,a、b;(4)不、向左
(1)正反应是放热反应,所以降低温度,平衡向正反应方向进行,则平衡常数增大。
(2)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,所以根据图像可知,处于平衡状态的是15~20min,25~30min。
(3)反应进行至20 min时,氧气的浓度突然增大,而SO2的浓度逐渐减小,三氧化硫的浓度逐渐增大,所以改变的条件是增大氧气的浓度;根据图像可知,10 min到15 min时,物质的浓度变化量增大,即反应速率加快,所以改变的条件是使用了催化剂或改变了压强,答案选ab。
(4)条件不变,充入氮气,压强增大,但浓度是不变的,所以平衡不移动。维持容器体积不变,向该反应的平衡体系中移走部分混合气体,相当于降低压强,平衡向逆反应方向进行。
(16分)(1)已知:还原性HSO3->I-,氧化性IO3->I2。在NaIO3溶液中滴加少量NaHSO3溶液,发生下列反应:NaIO3+NaHSO3→I2+Na2SO4+H2SO4+H2O
①配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在方框内);并写出其氧化产物____________。
②在NaIO3溶液中滴加过量NaHSO3溶液,反应完全后,推测反应后溶液中的还原产物为____________ (填化学式);
(2)向某密闭容器中加人0.15 mol/L A、0.05 mol/L C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示[t0时c(B)未画出,t1时增大到0.05 mol/L]。乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。
①若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为________mol/L;
②若t1="15" s,则t0~t1阶段以C浓度变化表示的平均反应速率为v(C)=_______mol/(L·s)。
③t3时改变的某一反应条件可能是_______(选填序号)。
a使用催化剂 b增大压强 c增大反应物浓度
④有甲、乙两个容积均为2L的密闭容器,在控制两容器温度相同且恒定情况下,向甲中通入3mol A,达到平衡时,B的体积分数为20%,则向乙容器中充入1 mol C和0.5mol B,达到平衡时,C的浓度c(C)=________
正确答案
略
铁是最常见的金属之一,铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类。铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示:
完成下列填空:
(1)反应①是 (选填“吸热”,“放热”)反应。根据反应①与②可以推导出同温下K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(2)973K时,若反应③在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡,有3mol电子发生转移,则在2min内v(CO2)= 。若压缩容器的容积为原来的一半,平衡将 移动(选填“向左”,“向右”,“不”),CO2的浓度将 (选填“增大”,“减小”,“不变”)。使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有 。
(3)在FeCl3稀溶液中滴加KSCN溶液后呈红色,反应的离子方程式是 ;若在其中加入少量KCl固体,溶液的颜色________(选填“变深”,“变浅”,“不变”)。
(4)若先往FeCl3溶液中加入足量NaF溶液,再滴加KSCN溶液,则不呈红色,若再加入足够量FeCl3溶液.又会呈现红色。请对上述实验现象作出解释 。
正确答案
(1)吸热。K2/K1(2分)
(2)0.375 mol·(L·s)-1 。不,增大。升温。
(3)Fe3++3SCN-→Fe(SCN)3 ;(2分)不变。
(4)F-与Fe3+反应生成更为稳定的无色FeF63-。当再加入足量的FeCl3溶液时,溶液又呈血红色,说明SCN-没有被消耗。(2分)
试题分析:(1)温度升高,该反应平衡常数变大,反应正向进行,正反应为吸热反应;方程式①-②=③,所以K3=K2/K1;
(2)CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g),反应中每1molCO参与反应,转移电子数为2mol,故有3mol电子发生转移有1.5mol CO反应生成1.5mol CO2,v(CO2)=1.5÷2÷2=0.375 mol·(L·s)-1;若压缩容器的容积为原来的一半,即为增大反应气体的压强,该反应反应前后气体体积不变,平衡不移动;体积减小,反应物和生成物浓度均增大,根据表中数据计算两种温度下K3,确定该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向进行且反应速率加快;
(4)若先往FeCl3溶液中加入足量NaF溶液,再滴加KSCN溶液,则不呈红色,说明溶液中没有Fe3+,即F-与Fe3+反应生成更为稳定的无色FeF63-,当再加入足量的FeCl3溶液时,溶液又呈血红色,说明SCN-没有被消耗。
(12分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
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:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 反应(选填“吸热”、“放热”)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
正确答案
(1);(2分) (2)吸热;(2分)
(3)b、c;(2分) (4)830 (2分)
(1)在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度的幂之积是一个常数,这个常数就是化学平衡常数。因此该反应的化学平衡常数表达式K=。(2)右表中数据可以看出,K随温度的升高而增大,因此温度升高平衡向正反应方向移动,故正反应是吸热反应。(3)反应前后气体的体积不变,因此在任何情况下容器中压强不变,a不能说明。根据化学平衡状态的概念可知b可以说明。依据速率之比是化学计量数之比知υ正(H2)=υ正(H2O),所以υ正(H2O)=υ逆(H2O),因此c可以说明,而d则不一定。(4)将c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)代入平衡常数表达式可计算出K=1,故温度是830℃。
(12分)373K时,某 1L密闭容器中加入1mol NH3发生如下可逆反应: 2NH3(g) N2(g)+ 3 H2(g)。其中物质H2的物质的量变化如下图所示。
(1)前 20 s内NH3(g)的平均反应速率为
(2)373K时该反应的平衡常数的值为
(3)若在此平衡体系中再加入 1mol的NH3,与原平衡比较,新平衡时 NH3的转化率 (填“增大”或“减小”,下同)。NH3的平衡浓度 。
(4)将原平衡升温至 473K,重新达平衡时(其他条件不变),H2的平衡浓度为NH3的2倍,该反应的正反应为(填“放热反应”或 “吸热反应”) ,为增大平衡体系中H2的物质的量,下列措施正确的是(其它条件相同)
a.升高温度 b.扩大容器的体积 c.加入合适的催化剂 d.再充入N2
正确答案
(1) 0.01mol/L·s (2) 0.12 (3)减小 增大 (4)吸热 ab
略
(5分)可逆反应3A(g)3B(?)+C(?) △H>0达到化学平衡后,
(1)升高温度,用“变大”、“变小”、“不变”或“无法确定”填空。
a.若B、C都是气体,气体的平均相对分子质量① ;
b.若B、C都不是气体,气体的平均相对分子质量 ② ;
c.若B是气体,C不是气体,气体的平均相对分子质量③ ;
(2)如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,新平衡时A的浓度是原来的60%,则B是④ 态,C是⑤ 态。
正确答案
①变小 ②不变 ③变小 ④固态或液态 ⑤气态(各1分共5分)
试题分析:可逆反应3A(g)3B(?)+C(?) △H>0 ,
气体的平均相对分子质量=m气体总/n气体总
a.若B、C都是气体,反应前后,气体质量守,而且该反应是气体体积增大的反应,升高温度 ,平衡向正向移动,即向体积增大的方向移动, 所以气体的平均相对分子质量变小。
b.若B、C都不是气体,只有反应物是气体所以反应前后,气体的平均相对分子质量不变。
若B是气体,C不是气体,反应前后,气体质量减少,而气体体积反应前后不变,所以气体的平均相对分子质量变小;如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,如果平衡不再移动,新平衡时A的浓度是原来的50%,但是新平衡时A的浓度是原来的60%,说明平衡向逆反应方向移动,即,减小压强,平衡向体积增大的方向移动,该方向是逆向,所以反应前的气体体积数大于反应后的气体体积数,则B是固态或液态 C是气态。
点评:解答此类试题要求学生对反应前后体积变化的反应,气体的平均相对分子质量是不是变化,要看气体的平均相对分子质量=m气体总/n气体总中气体总质量和气体总的物质的量是不是变化来分析。
(10分)(1)一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)∶ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).
根据题意和所给图象完成下列各题:
①反应达到平衡时,平衡常数表达式K= ,
②升高温度,K值 (填“增大”“减小”或“不变”)
(2)一定温度下,将3 mol A气体和1 mol B气体通入一密闭容器中,发生如下反应:3A(g) + B(g)xC(g) 请填写下列空白:若容器体积固定为2 L,反应2 min时测得剩余0.6 mol B,C的浓度为0.4 mol/L。
①x=
②平衡混合物中,C的体积分数为50%,则B的转化率是______________。
(3)运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池,放电过程中,溶液中铵根离子浓度逐渐增大。请写出该电池的正极反应式 。
正确答案
(10分)(1)① ②减小
(2)① 2 ②66.7﹪ (3)N2+8H++6e-=2NH4+
试题分析:(1)①化学常数是在一定条件下的可逆反应中,当可逆反应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,所以根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数表达式是K=。
②根据图像可知,温度越高,甲醇的含量越低。说明升高温度,平衡想逆反应方向越低,即正反应是放热反应,所以升高温度,K值减小。
(2)① 3A(g) + B(g)xC(g)
起始浓度(mol/L) 1.5 0.5 0
转化浓度(mol/L) 0.6 0.2 0.2x
2min时浓度(mol/L) 0.9 0.3 0.2x
所以根据题意可知2x=0.4 mol/L
所以x=2
② 3A(g) + B(g)2C(g)
起始浓度(mol/L) 1.5 0.5 0
转化浓度(mol/L) 3y y 2y
平衡浓度(mol/L) 1.5-3y 0.5-y 2y
所以根据题意可知
解得y=1/3
所以B的转化率是1/3÷0.5=66.67%
(3)原电池中负极失去电子,发生氧化反应。正极得到电子,发生还原反应。所以氮气在正极通入。又因为电解质溶液显酸性,所以正极电极反应式是N2+8H++6e-=2NH4+。
点评:在进行可逆反应的有关计算时,一般采用“三段式”进行,即分别列出起始量、转化量和平衡量或某深刻的量,然后依据已知条件列式计算即可。
(6分)联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料。N2H4与N2O4反应能放出大量的热。
(1)已知:2NO2(g)===N2O4(g) △H=-57.20kJ·mol-1。一定温度下,在密闭容器中反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡。其他条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母)。
(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量。则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H= kJ·mol-1。
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)="0.0300" mol·L-1、c(N2O4)="0.0120" mol·L-1。则此温度下平衡常数K=____________
正确答案
(1)BC(2)-1224.96 kJ·mol-1(3)K=13.3
(1)该反应放热,降低温度,反应向正向进行(tip:的箭头方向指向加热时反应移动方向),选B。增加反应物浓度,反应向正向进行,选C
(2)由化学方程式列等式解出
=
(3)根据化学平衡常数
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