- 化学平衡
- 共20016题
(24分,每空3分)
(1)将4molSO2和2molO2充入2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应,经10s后达到平衡,测得SO3的浓度为0.6mol·L-1,请回答下列问题:
①用O2表示的反应的平均速率为_____________________________________
②平衡时SO2的转化率______________________________________
③平衡时SO3的体积分数为___________________________
④10s时O2的浓度为_____________________________________________
(2)已知某可逆反应mA(g)+nB(g) qC(g)在密闭容器中进行。
如图所示反应在不同时间t,温度T和压强P与反应物B的体积
分数的关系曲线。根据图象填空
①化学计量数的关系:m+n______q;(填“>”.“<”或“=”)
②该反应的正反应为___________反应。(填“吸热”或“放热”)
(3)在FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的平衡体系中,回答下列问题:
(填“正向”、“逆向”、“不”)
①在溶液中加入少量的KSCN固体,平衡 ______________移动。
②在溶液中加入少量的KCl固体,平衡 _____________移动。
正确答案
(1) ①0.03 mol / L.S ② 30 % ③ 22.2 % ④0.7 mol / L
(2)① < ② 吸热
(3)① 正向 ② 不
略
Ⅰ.如下图所示,将2molA气体和1molB气体充入一容积可变的密闭容器中,发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g).反应开始时可滑动的活塞的位置如甲图所示,当反应达到平衡时,活塞位置如乙图所示。则当达到平衡时,A的转化率为 ;该条件下的反应的平衡常数为 。
Ⅱ.(1)已知298K时,1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3KJ。写出该反应的热化学方程式 。
(2)利用该反应可设计一个燃料电池:用氢氧化钾溶液做电解质溶液,用多孔石墨做电极,在电极上分别充入乙烷和氧气。写出负极的电极反应式 。
(3)用石墨做阳极,铁棒做阴极,电解硫酸铜溶液,则石墨棒上的电极反应式为 ;如果起始时盛有1000mL PH=5的硫酸铜溶液(25℃)(足量),一段时间后溶液的PH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(忽略溶液体积变化),可向溶液中加入 (填物质名称),其质量约为 。
正确答案
Ⅰ. 90%(2分) 5670L/mol(2分)
Ⅱ.(1)2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) △=-3116.6KJ/mol
(2)C2H6-14e-+18OH-==2CO32-+12H2O
(3)4OH—-4e-=2H2O+O2↑ 氧化铜 4g (或碳酸铜6.2g)
略
(15分)含铬污水处理是污染治理的重要课题。污水中铬元素以Cr2O72-和CrO42-形式存在,常见除铬基本步骤是:
(1)加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
若常温下pH=1溶液中Cr2O72-浓度为0.1 mol•L-1,Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍,该化学平衡常数K= 。
(2)六价铬的毒性大约是三价铬的100倍,二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原,反应的离子方程式为 。而后再加碱将Cr3+沉淀,已知常温下Ksp[Cr(OH)3] =10-32,要使c(Cr3+)降低到10-5mol•L-1,溶液的pH应升高到 。
(3)电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+.电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片,其中铁片连接直流电源的 极。
(4)Cr(OH)3为绿色粘性沉淀,类似于Al(OH)3既溶于酸又能溶于强碱溶液。Cr(OH)3溶于稀硫酸的化学方程式为 。往100.00mL 0.1000 mol•L-1CrCl3溶液滴加1.000mol•L-1NaOH溶液, 请画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图:
正确答案
(1).1.0×105(2)3SO2 + Cr2O72- + 2H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + H2O 5
(3) 正;4) 2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3H2O。
。
试题分析:(1)化学平衡常数。(2)在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原为Cr3+,根据电子守恒及电荷守恒、原子守恒可得反应的离子方程式为3SO2 + Cr2O72- + 2H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + H2O;常温下Ksp[Cr(OH)3] =10-32, c(Cr3+)=10-5mol/L,c3(OH-)=10-32÷10-5=10-27.所以c(OH-)=10-9mol/L.则c(H+)=Kw÷c(OH-)=10-5mol/L,因此pH=5。(3)电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+.电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片,其中铁片若要失去电子变为Fe2+,则铁片要与电源的正极连接。Cr(OH)3与稀硫酸反应化学方程式为2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 3H2O。n(Cr3+)=0.1L×0.100mol/L=0.01mol.向该溶液中加入NaOH首先发生反应:Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓当n(NaOH)= 0.03mol,即NaOH的体积为30ml时沉淀达到最大值,再加入NaOH溶液,发生反应:Cr(OH)3+ OH-= CrO2-+ 2H2O,此时又消耗NaOH的物质的量为0.01mol,即再消耗10ml.,达到40ml时,沉淀完全溶解。之后再滴加NaOH溶液,也不会发生反应。生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图为
。
(3分)恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生反应:A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1molA和1molB,达到平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为_________mol。
(2)若开始时放入x mol A,2mol B和1mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol ,则x=_________________mol,y=_________________mol。
正确答案
略
(14分)(1)二氧化硫的催化氧化的过程如图所示,
其中a、c二步的化学方程式可表示为:
SO2+V2O5SO3+ V2O4
4VOSO4+O22V2O5+4SO3。
该反应的催化剂是 (写化学式)
(2)压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7%,O2 11%,N2 82%):
当合成SO3的反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变SO2、O2和SO3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1 时引起平衡移动的条件可能是 其中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是 。
(3)550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa。试计算反应2SO32SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K= 。
反应达平衡后,下列措施中能使n(SO3)/n(SO2)增大的是
A.升高温度 B.充入He(g),使体系总压强增大
C.再充入2 mol SO2和1 mol O2 D.再充入1 mol SO2和1 mol O2
(4)SO3溶于水得到硫酸。在25°C下,将x mol·L-1的氨水与y mol·L-1的硫酸等体积混合,反应后溶液中显中性,则c(NH4+) 2 c(SO42-)(填“>”、“<”或“=”);用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数 。
正确答案
(1)V2O5 (2)增大压强、t2—t3 (3)0.0025 C D (4)= K=2×10-7y /(x-2y)
(1)将abc三个反应相叠加,即得到2SO2+O2 2SO3,因此V2O5其催化剂作用。
(2)t1 时正逆反应速率都增大,但正反应速率大于逆反应速率,说明平衡向正反应方向移动,所以改变的条件是增大压强。由于t3时逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,所以平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是t2—t3。
(3)反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa,此时转化率是0.80,所以生成三氧化硫是1.6mol,则平衡时二氧化硫和氧气分别是0.4mol、0.2mol,所以平衡常数K=,则反应2SO3
2SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K=1/400=0.0025。反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,n(SO3)/n(SO2)减小。充入He(g),使体系总压强增大,但物质的浓度不变,所以平衡不移动。C、D都相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,所以n(SO3)/n(SO2)增大,答案选CD。
(4)根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)= 2c(SO42-)+c(OH-)可知,当溶液显中性时c(NH4+)= 2c(SO42-)=ymol/L。根据氮原子守恒可知,溶液中c(NH3·H2O)=(x/2-y)mol,所以平衡常数==2×10-7y /(x-2y)。
“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
① 实验1条件下平衡常数K= (保留小数点后二位数字)。
② 实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值 (填具体值或取值范围)。
③ 实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO、5molH2O、2molCO2、5molH2,则此时v(正) v(逆)(填“<”、“>”、“=”)。
(2)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10—9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
(3)已知BaSO4(s) + 4C(s) ="4CO(g)" + BaS(s) △H1 =+571.2kJ/mol,
BaSO4(s) + 2C(s) = 2CO2(g) + BaS(s) △H2="+226.2" kJ/mol。
则反应C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3= kJ/mol。
(4)寻找新能源是解决温室效应的一条重要思路。磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池,总反应为:FePO4+Li LiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池放电时的正极和负极反应式分别为: 和 。若用该电池电解蒸馏水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有3360mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为 。(Li的相对原子质量约为7.0)
正确答案
(16分)
(1)①2.67(2分) ②<1 (2分) ③< (2分)
(2)5.6×10—5mo1/L (2分)
(3)+172.5 (2分)
(4)FePO4+Li++e—=LiFePO4(2分) Li-e—=Li+(2分) 1.4 g(2分)
试题分析:(1)①表中实验1有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知,容器体积为2L,由于c=n/V,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 1 0 0
变化浓度(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡浓度(mol/L) 1.2 0.2 0.8 0.8
K==
=2.67
②实验3中CO、H2O的起始浓度分别为a/2mol/L、b/2mol/L,设CO的变化浓度为xmol/L,由于CO、H2O的变化浓度之比等于化学方程式的系数之比,则H2O的变化浓度为xmol/L,则CO、H2O的平衡转化率分别为2x/a、2x/b,若CO的平衡转化率大于水蒸气,则2x/a>2x/b,所以a/b<1;
③先根据实验2中有关数据求900时的平衡常数,再根据温度不变平衡常数不变,利用此时各组分的物质的量计算各自浓度,根据浓度商与平衡常数的大小判断此时反应进行的方向(若浓度商大于平衡常数,则反应向逆反应方向进行,反之,则向正反应方向进行),最后反应向哪个方向进行,则哪个方向的速率就大于相反方向的速率。
表中实验2有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知,容器体积为2L,由于c=n/V,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 1 0.5 0 0
变化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡浓度(mol/L) 0.8 0.3 0.2 0.2
K==
=0.167
实验4时CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为5mol/L、2.5mol/L、1mol/L、2.5mol/L,则Q==
=0.2>K=0.167,说明此时反应应该向逆反应方向进行,所以v(逆)>v(正),即v(正)
(2)设混合前CaCl2溶液的最小浓度为xmol/L,Na2CO3溶液的浓度为2×10—4mo1/L,则等体积混合后CaCl2、Na2CO3的浓度分别为x/2mol/L、1×10—4mo1/L,则Ksp=2.8×10—9= x/2×1×10—4,x=5.6×10—5;
(3)先将3个热化学方程式依次编号为①②③,接着观察它们的关系,发现①/2—②/2=③,则C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3=△H1 /2—△H2/2="+172.5" kJ/mol;
(4)放电时电池总反应式为FePO4+Li=LiFePO4,其中锂元素由0升为+1价,铁元素由+3降为+2价,前者在负极上发生氧化反应,后者在正极上发生还原反应,根据电子、电荷、原子守恒原理及电解质中定向移动的离子环境,正极反应式为FePO4+Li++e—=LiFePO4,负极反应式为Li-e—=Li+;用惰性电极电解水的原理为2H2O2H2↑+O2↑~4e—,则n(H2)=2n(O2),由于n=V/Vm,则n(H2)+n(O2)="3" n(O2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,则n(O2)=0.05mol,则转移电子的物质的量="4" n(O2)=0.2mol,由于新型电池中转移电子和电解水时转移电子相等,FePO4+Li=LiFePO4~e—中参加反应的锂与转移电子的系数之比等于物质的量之比,则参加反应的锂为为0.2mol,由于锂的相对原子质量约为7.0,m=n×M,则参加反应的锂为1.4g。
将4 mol SO与2 mol O
放入4L的密闭容器中
,在一定条件下发生反应:
2SO(g)+O
(g)
2SO
(g),达到平衡时混合物总的物质的量为5 mol 。求:
(1) 该温度下的平衡常数K。(2)平衡时SO的转化率。
正确答案
(1)4 (2)50%
略
(8分)已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B,保持恒温恒压下反应:A(g) + B(g) C(g) △H<0。达到平衡时,C的体积分数为40%。试回答有关问题:
(1)升温时,C的反应速率___________(填“加快”、“减慢”或“不变”)。
(2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡___________。
(3)若使温度、压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器中充入2mol A和2 mol B,则反应达到平衡时,C的体积分数为_____________,容器的容积为_____________。
正确答案
略
(3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:
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)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
略
在一固定容积的密闭容器中,保持一定条件下进行以下反应:X(气)+2Y(气) 3Z(气)。已知加入1 molX和3molY。达到平衡后,生成a mol Z。
(1)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2 mol X和6 mol Y,达到平衡后,Z的物质的量为 。
(2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入0.5molX,则需加入 mol Y,加入 mol Z,才能使平衡时Z为0.9 a mol。
正确答案
(1)2a (2) 1.9 1.2
略
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