- 化学平衡
- 共20016题
(12分)
二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:
(1)利用水煤气合成二甲醚的总反应为:
它可以分为两步,反应分别如下:
:__________________ ______________
(2)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,只改变一个条件能同时提高反应速和CO的转化率的是_______(填字母代号)。
a.降低温度 b.加人催化剂 c.缩小容器体积
d.增加H2的浓度 e.增加CO的浓度
(3)在一体积可变的密闭容器中充入,在一定温度和压强下发生反应:
,经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。问:①反应开始时正、逆反应速率
的大小:V(正)____V(逆)(填“ >”、“ < ”或"="),理由是:________________________________
②平衡时 =_________________,平衡时CO的转化率= _________________。
正确答案
(12分)
略
在某温度下,A+B2C反应达到化学平衡。
(1)升高温度时,C的物质的量浓度减小,则正反应是 热反应,υ(正) ,
υ(逆) (“减慢”或“加快”),平衡向 移动。
(2)若B为气态,增大压强平衡不发生移动,则A是 态,C是 态。
(3)若增减B的量,平衡不发生移动,则B是 态。
正确答案
⑴放 加快 加快 逆反应方向;⑵气 气;⑶固或纯液态。
依据平衡移动原理,升高温度时,C的物质的量浓度减小,平衡向逆反应方向移动,则正反应放热反应,υ(正)、υ(逆)都加快;若B为气态,增大压强平衡不发生移动,则说明反应前后气体系数相等,故A、C也必需是气体;若增减B的量,平衡不发生移动,说明若增减B的量没有引起B的浓度的改变,故B应为固体或纯液态。
已知NO2和N2O4可以相互转化: N2O4 2NO2,某温度时,把1mol N2O4气体通入体积为10L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1.8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)平衡时N2O4的转化率为
正确答案
(1)0.005mol/(L·s)(2)1.2倍(3)0.2mol(4)0.16mol/L (5)80%
试题分析:N2O42 NO2
(1)反应进行4s时NO2的浓度为0.04mol/L;则v(NO2)="0.04mol/L" / 4s="0.04mol/(L·s)" ;v(N2O4)/v(NO2)=1/2,故前4秒以N2O4浓度变化表示的平均反应速率为0.005mol/(L·s)
(2)等温等容,压强与气体的物质的量成正比。则4秒时,n(NO2)="0.04mol/L" * 10L = 0.4mol
参加反应的N2O4为0.2mol,则此时容器内气体总物质的量为1mol-0.2mol+0.4mol=1.2mol,起始是容器中只有1mol N2O4气体,则在4s时容器内的压强为开始时的1.2倍;
(3)平衡时压强为开始的1.8倍,则平衡时容器内气体物质的量为1.8mol,设参加反应的N2O4为x,则有(1-x)+2x=1.8 解得:x=0.8mol,则在平衡时容器内含N2O4 的物质的量为:1mol-0.8mol=0.2mol;
(4)由于在平衡时容器内含N2O4 0.8mol,故此时容器内NO2的浓度为(0.8*2)/10 mol/L =0.16mol/L,则在平衡时容器内NO2的浓度为0.16mol/L;
(5)平衡时消耗的N2O4物质的量为:0.8mol ,则平衡时N2O4的转化率为:0.8mol/1mol=80% ;
点评:化学反应速率为高考重要考点之一,基础演算能力的要求较高,而且全面要求考生对可逆反应、化学反应速率等相关知识的理解与熟练掌握,具有一定的分析力度与考查难度,考生平时应当多注重化学反应速率相关内容的实践练习。
(7分)在一个固定体积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生如下反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)
达到平衡时,C的浓度为w mol·L-1。若维持容器体积和温度不变,用下列物质作为起始物质时,经反应达平衡后C的浓度(填“大于”“小于”或“等于”):
(1)加入1 mol A和1 mol B时,C的平衡浓度___________________________w mol·L-1。
(2)加入2 mol A和1 mol B,3 mol C和1 mol D时,C的平衡浓度___________w mol·L-1。
(3)加入3 mol C和1 mol D时,C的平衡浓度_____________________________w mol·L-1。
(4)加入2 mol B、3 mol C、1 mol D时,C的平衡浓度_____________________w mol·L-1。
正确答案
(1)小于 (2)大于 (3)等于(4)大于
(1)相当于在原平衡的基础上减少1 mol A,化学平衡向逆反应方向移动,故C的浓度减小;(2)据等效平衡原理,等效于原起始反应物的2倍,相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,但C的浓度增大;(3)等效于原起始浓度,C的浓度不变;(4)等效于向原平衡中加入2 mol B,平衡向正反应方向移动,C的浓度增大。
如图所示,合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0。在某一时间段t0~t6中反应速率与反应过程的曲线图。试回答下
列问题:
⑴合成氨反应已达平衡状态的时间段为: 。
⑵t1~t2时间段是改变的 条件使平衡向 方向移动;t4~t5时间段是改变的 条件使平衡向 方向移动。
⑶在此过程中,氨的百分含量最高的一段时间是 。
正确答案
⑴t0~t1、t2~t4、 t5~t6;⑵升高温度,逆反应;降低压强,逆反应;⑶t0~t1。
⑴由图可知,υ(正)=υ(逆)的状态为平衡状态,即为t0~t1、t2~t4、、 t5~t6三个时间段为平衡状态。⑵t1~t2时间段υ(正)、υ(逆)都增大,而υ(逆)增大的多,若是加压,则υ(正)增大的多,由于正反应方向是放热反应,故升温,υ(正)、υ(逆)都增大,而υ(逆)增大的多;t4~t5时间段,υ(正)、υ(逆)都减小,而υ(正)减小的多,依据反应的特点,故改变的条件是降低压强,平衡向逆反应方向移动。⑶由t0~t6时间段,除t0~t1、 t2~t4、 t5~t6三个时间段为平衡状态外,t1~t2、t4~t5时间段都是平衡向逆反应方向移动的,故氨的百分含量是逐渐减小的,所以在t0~t1时间段中氨的百分含量最高。
某温度时, 在一个0.5 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为 。
(3)用物质X表示的化学反应速率为0.2与用物质Y表示的化学反应速率为0.1
,哪个快?( )
a.前者 b.后者 c.一样快 d.无法比较
(4)若X、Y、Z均为气体,2 min后反应达到平衡,反应达平衡时:
①此时体系的压强是开始时的 倍;
②达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时 (填“增大”“减小”或“相等”)。
正确答案
(12分)(1) 3X + Y2Z [3分] (2)0.2mol•L-1•min-1 [2分]
(3) b [2分] (4)0.9[3分] (5)增大[2分]
试题分析:(1)由图象可以看出,反应中X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增多,则X、Y为反应物,Z为生成物,且△n(X):△n(Y):△n(Z)=0.3mol:0.1mol:0.2mol=3:1:2,则反应的化学方程式为:3X+Y 2Z。(2)在2min时间内,用Z表示反应的平均速率v(Z)=
=0.2mol/(L•min)。
(3)因为反应速率之比是相应的化学计量数之比,所以如果用物质X表示的化学反应速率为0.2,则根据方程式可知,用物质Y表示的反应速率是0.2mol/(L•min)÷3=0.067mol/(L•min)<0.1mol/(L•min),因此后者反应速率快,答案选b。
(4)①根据图像可知,平衡时XYZ的物质的量分别是(mol)0.7、0.9和0.2,所以此时体系的压强是开始时的(0.7+0.9+0.2)÷2=0.9倍。
②正方应是体积减小的,而气体的质量不变,所以达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料是增大。
点评:该题是中等难度的试题,试题基础性强,侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养。答题注意分析各物质的量的变化曲线,把握化学方程式的判断方法。
某温度时,在一个2L的密闭容器中,H2、N2、NH3三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,回答下列问题:
(1)图中X曲线代表 (填化学式);
(2)从开始至2min,NH3的平均反应速率是 ;
(3)第4分钟时下列叙述正确的是 ;
(4)若拆开1 mol H—H键,1 mol N—H键,1 mol N≡N键分别需要吸收的能量为436 kJ,391 kJ,946 kJ。则1 mol N2与3mol H2反应完全转化为NH3应_________热量(填“吸收”或“放出”) kJ。
正确答案
(1)H2 (2)0.05 mol/ (L·min) (3)D(4)放热, 92kJ
试题分析:(1)根据图像可知,反应进行到2min时XYZ的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态。此时Z的物质的量增加了0.2mol,X的物质的量减少了0.3mol,Y的物质的量减少了0.1mol,所以图中X曲线代表氢气。
(2)Z表示氨气,则从开始至2min,NH3的平均反应速率是=0.05 mol/ (L·min)。
(3)反应达到平衡状态时,反应速率不是0,反应并没有停止,A不正确。根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知,选项B不正确;C中不满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,C不正确。根据图像可知,选项D正确,答案选D。
(4)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以该反应的反应热是3×436kJ/mol+946kJ/mol-2×3×391kJ/mol=-92kJ/mol,所以该反应是放热反应,放出的热量是92kJ。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,难易适中,在注重对学生基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生知识迁移、读图及表达能力的培养,有利于培养学生的逻辑推理能力和创新思维能力,也有助于调动学生的学习兴趣,激发学生的求知欲。
在80℃时,将0.4mol的A气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)mB(g)隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
⑴m= ,表中b c(填“<”、“=”或“>”)。
⑵100秒后若将容器的体积缩小至原来一半,平衡时B的浓度____________0.44 mol/L(填“<”、“=”或“>”)。
⑶在80℃时该反应的平衡常数K值为 (保留1位小数)。
⑷在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时 。
①A的转化率越高 ②B的产量越大
③A与B的浓度之比越大 ④正反应进行的程度越大
正确答案
⑴2,> ⑵< ⑶0.5, ⑷①③④
试题分析:(1)反应进行到20s时,A、B的浓度变化量分别是0.06mol/L、0.12mol/L,所以m=2;则根据方程式可知2×(0.10-c)=0.22-b,解得b-2c=0.02,所以b大于c。
100秒后若将容器的体积缩小至原来一半,瞬间B的浓度是0.44mol/L,但平衡向逆反应方向移动,所以平衡时B的浓度小于0.44mol/L。
(3)根据表中数据可知,反应进行到60s时物质的浓度不再发生变化,则反应达到平衡状态,生成B的浓度是0.22mol/L,则A的浓度应该是0.20mol/L-0.11mol/L=0.09mol/L,所以平衡常数K=
(4)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,据此可知,如果该反应的K值越大,表明建立平衡时A的转化率越高、B的产量越大、正反应进行的程度越大,但A与B的浓度之比越大越小,答案选①③④。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,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抽象思维能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
一定条件下,在体积为3L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)
根据题意完成下列各题:
(1)5000C,从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)= (用nB、 tB 表示)
(2)在其他条件不变的情况下,将处于E点的体系的体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是
a .氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(3)可逆反应:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) 在恒容密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是:
①单位时间内生成2n molH2的同时生成n mol CH3OH
②单位时间内生成2n molH2的同时,生成n mol CO
③用CO、H2、CH3OH 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为1 : 2 : 1的状态
④混 合气体的密度不再改变的状态
⑤ 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(4)改变下列哪些条件能增大甲醇的产量( )
(5)反应达到平衡后再升高温度,K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(6)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是: (用化学方程式表示)。
正确答案
(12分)(1)n(B)/[3t(B)]mol·l-1·min-1 (2)bc (3)①、⑤ (4)B
(5)减小(6)Cu2O+CO 2Cu+CO2
试题分析:(1)由图象可知,在500℃时,时间达到tB时,甲醇的物质的量为nB,所以甲醇的反应速率υ(CH3OH)=。
(2)在其他条件不变的情况下,将处于E点的体系的体积压缩到原来的1/2,容器的体积减小,则压强增大,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,甲醇的物质的量增多,氢气的物质的量减小,但由于体积减小,平衡时氢气的浓度反而增大,所以答案选b、c。
(3)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。①中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确;②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②中的关系始终是成立,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,③不正确;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,④不正确;混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以⑤可以说明。答案选①、⑤。
(4)根据图像可知,温度越高,甲醇的物质的量越多,这说明正方应是放热反应,因此升高温度平衡向逆反应方向移动,降低甲醇的产量,C不正确;正方应是体积减小的,所以增大容器的容积降低压强,平衡向逆反应方向移动,降低甲醇的产量,A不正确,B正确;催化剂不能改变平衡状态,D不正确,答案选B。
(5)正方应是放热反应,因此升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。
(4)由于CO能还原氧化亚铜,即反应的方程式是Cu2O+CO2Cu+CO2,所以反应体系中含少量CO2有利于向正反应方向移动。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,侧重对学生能力的培养和学习方法指导与训练。有助于培养学生的逻辑推理能力,提高学生的应试能力。该题的难点是平衡状态的判断。
(10分)某化学反应2A(g) B(g) + D(g)在四种不同条件下进行,反应器均为相同恒容密闭容器,B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(
)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1中,反应在10~20分钟内用A表示的平均速率为 ____________ 。
(2)在实验2中,A的初始浓度C2= ,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是 。
(3)设实验3的反应速率为υ3,实验1的反应速率为υ1,则υ3 υ1(填>、=、<),且C3= 。
(4)由上述实验,可推测该反应是 反应(选填“吸热”或“放热”)。理由是:
。
(5)1~4组实验中,A的平衡转化率最大的是第 组。
(6)在实验2中,50 min后,若将容器体积增大1倍,则达平衡时B的浓度为 _____ ;该反应的平衡常数K (填“不变”或“增大”或“减小”)。
正确答案
(1)(1分) (2)1.0 (1分)使用了催化剂(1分)
(3)>(1分) C3=(1分)(提示:利用相同温度下平衡常数不变进行计算。)
(4)吸热(1分) 实验4和1比较,温度升高,A的平衡浓度减小,平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应(1分)
(5)4(1分) (6)(1分);不变(1分)。
(1)在实验1中,反应在10~20分钟内A的浓度减少了0.80mol/L-0.67mol/L=0.13mol/L,所以反应速率是0.13mol/L÷10min=0.013mol/(L·min)。
(2)在实验2中,平衡状态和实验1相同,所以A的起始浓度是1.0mol/L.但达到平衡的时间少,说明反应速率快,因此使用了催化剂。
(3)在实验1、3中,反应在10~20分钟内A的浓度分别减少了0.13mol/L和0.17mol/L,所以υ3>υ1。由于温度不变,所以平衡常数不变,即
,解得C3=1.20mol/L。
(4)实验4和1比较,温度升高,A的平衡浓度减小,说明平衡向正反应方向移动,所以正反应是吸热反应。
(5)在实验4中A的平衡浓度最小,说明转化率最大,所以答案选实验4。
(6)实验2中B的平衡浓度是0.25mol/L,由于反应前后体积不变,所以改变压强平衡不移动,因此B的浓度变为0.125mol/L。平衡常数与温度有关系,所以不变。
扫码查看完整答案与解析