- 化学平衡
- 共20016题
（19分）钒有金属“维生素”之称，研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。
工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：
请回答下列问题：
（1）步骤②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：
VOSO4 (水层)+ 2HM（有机层）
步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是 。
步骤③中X试剂为 。
（2）步骤④的离子方程式为
（3）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 和 。
（4）操作Ⅰ得到的废渣，用 溶解，充分反应后， ，（填写系列操作名称）称量得到mg氧化铜。
(5）为了制得氨水，甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。
正确答案
（1）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率（2分）；H2SO4（2分）
（2）ClO3-+6VO2++9H2O= Cl-+6VO3-+18H+（3分）
（3）氨气（或氨水）（1分）；有机萃取剂（1分）
(4) 氢氧化钠溶液（1分） 过滤、洗涤、干燥（2分）
（5）① 2NH4Cl＋Ca(OH)2
③氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH－增大了氨水中OH－浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。 (3分)
试题分析：（1）根据题意知，步骤②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：
VOSO4 (水层)+ 2HM（有机层）
已知：CO(g)+H2O(g) 
请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为 ，该反应的Q 0。
（2）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)，发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，则0~4min时平均反应速率v(CO)= 。
（3）若在500 ℃时进行，且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol/L，该条件下，CO的最大转化率为 。
（4）若在850℃时进行，设起始时CO和H2O(g)共为1mol，其中水蒸气的体积分数为x平衡时CO的转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式为 。
（5）某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化，使CO重复使用。已知该反应的阳极应为4OH--4e-=2H2O+O2，则阴极反应式为 。
（6）有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染，请判断上述反应能否发生 (填“可能”或“不可能”)，理由是 。
正确答案
（1）K=
（2）0.03 mol/(L·min)
（3）75%
（4）y=x
（5）CO2+2e-+H2O=CO+2OH-
（6）不可能；ΔH>0吸热且ΔS<0 或依据吉布斯自由能判断反应不能自发进行
（1）根据平衡常数的定义可得K=
（2）0—4min时，CO的浓度减少0.12mol/L，所以v（CO）="0.03" mol/(L·min) 。
（3）500 ℃时，K=9，设CO的浓度减少xmol/L，则有9（0.02-x）2=x2，x=0.015mol/L，该条件下，CO最大的转化率为75%。
（4））850 ℃时，K=1，起始时CO和H2O共为1mol，其中水蒸气的体积分数是x，所以H2O（g）的物质的是为xmol，CO的物质的量为（1-x）mol，设平衡时CO转化了amol，则a2=（x-a）（1-x-a），解得a=x-x2，CO的转化率为（x-x2）/（1-x）=x；
（5）总的是2CO2=2CO+O2，阳极反应为4OH—4e-=2H2O+O2，则总反应减去阳极得到阴极反应式为，CO2+2e-+H2O=CO+2OH- 。
（6）不可能，因为该反应属于熵减焓增的反应，不能自发进行。
把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)
（1）x （2） B的转化率
（3） 平衡时A的浓度 （4） 恒温达平衡时容器内的压强与开始时压强比
正确答案
（1）2 （2）20℅ （3） 0.75 mol/L （4） 1:1
试题分析：（1）D的物质的量为n（D）=0.1mol•（L•min）-1×5min×4L=2mol，物质的量之比等于化学计量数之比，所以2：x=2mol：2 mol，解得x=2，
答：x的值是2；
（2）参加反应的B的物质的量n（B）=1/2n（C）=(1/2)×2mol=1mol，所以B的转化率为α=1mol÷5mol×100%=20%，
答：B的转化率为20%；
（3）△n（A）=(3/2)×2mol=3mol，n（A）平衡=n（A）起始-△n（A）=6mol-3mol=3mol，所以c（A）平衡= n(A)平衡÷V=3mol÷4L=0.75mol/L，
答：平衡时A的物质的量浓度为0.75mol/L；
（4）3A（g）+B（g）
答：恒温达平衡时容器内的压强与开始时压强比为1:1。
点评：本题考查化学平衡的计算，题目难度不大，注意对基础知识的理解、积累。
（8分）可逆反应aA(g)+bB(g) 
正确答案
P1＞ P2 ； T1＜T2； △H＜0 ； a+b＞p
A中曲线P1首先达到平衡状态，所以P1＞ P2 。压强大，C的含量大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，所以a+b＞p；根据B可知，温度T2首先达到平衡状态，所以T1＜T2。温度高C的含量低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，即△H＜0 。
（13分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I： CO(g) ＋ 2H2(g) 
反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g)
①上述反应符合“原子经济”原则的是 （填“I”或“Ⅱ”）。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。
由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
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(CH3OH)＝ 0.8 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。
④恒温、恒容时，下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是________________。
（2）25℃、101kPa时，燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O(l)，放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式： 。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液(图如下)。请根据图示回答下列问题：
①通入甲醇蒸气的电极应为 极（填写“正”或“负”）， 该电极上发生的电极反应是 （填字母代号）。
a.2CH3OH —12 e- +3O2 === 2CO2 + 4 H2O
b.CH3OH—6 e- + 8 OH- ="==" CO32- + 6H2O
c.O2 + 2H2O + 4 e- ="==" 4OH-
d.O2— 4 e- + 4H+ ="==" 2H2O
②写出电极A的名称 。写出B电极的电极反应式 。
③当酸性甲醇燃料电池消耗3.36 L 氧气时（折合为标准状况），理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是 。
正确答案
（1）①Ⅰ ②＜ ③80%；250℃ ④d
（2）CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol
（3）①负 b ②阴极；4OH-+4e=O2↑+2H2O ③0.45mol
（1）①根据方程式可知，反应Ⅰ中反应物全部进入甲醇中，反应符合“原子经济”原则。
②由表中数据，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应。
③达到平衡后，测得c(CH3OH)＝ 0.8 mol／L，则消耗CO是0.8mol/L，所以其转化率是0.80mol/L×2L÷2mol×100％＝80％。平衡时CO和氢气的浓度分别是0.2mol/L和1.4mol/L，所以平衡常数K＝
④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，所以a能说明。反应前后体积减小，所以压强也是减小的，因此b也能说明。C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，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，d不能说明答案选d。
（2）16g液体甲醇是16g÷32g/mol＝0.5mol，所以热化学方程式为
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol。
（3）①原电池中负极失去电子，所以甲醇在负极通入，由于电解质是氢氧化钾，所以电极反应式为CH3OH—6 e- + 8 OH- ＝ CO32- + 6H2O，答案选b。
②A与电源的负极相连，是阴极。B是阳极，溶液中的OH－失去电子，方程式为
4OH-+4e=O2↑+2H2O。
③3.36L氧气是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，转移电子是0.15mol×4＝0.6mol，所以可以生成氢气0.3mol，氧气0.15mol，共计是0.45mol。
H2(g)+ I2(g)
①c(H2)=c(I2)=c(HI)时 ②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时
③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变 ④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI
⑤单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2 ⑥反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)
⑦一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
⑾条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
（共4分，多选，错选倒扣分，扣完为止）
正确答案
③④⑦⑨
因为反应前后体积不变，所以⑧不能说明。温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化，说明其浓度不再变化，可以。密度是质量和容器体积的比值，所以温度和压强一定时，容器体积是不变的，所以混合气体的密度始终是不变的，不能说明。相对分子质量是质量和物质的量的比值，因为气体的物质的量是不变的，所以混合气体的平均相对分子质量始终是不变的，不能说明。①②不能得出正逆反应速率相等，故不能说明。③可以。④中反应方向相反，但满足速率之比是相应的化学计量数之比，可以说明。⑤反应方向是一致的，即使满足速率之比是相应的化学计量数之比，也不能说明。同样⑥也不能说明。⑦中反应方向相反，但满足速率之比是相应的化学计量数之比，可以说明。
（8分）
一定温度下将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭恒容容器中，发生反应3A(g)+ B(g)
回答问题
(1)从开始反应到达平衡，生成C的平均反应速率为________________
(2) x=________________
(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气，化学平衡___________(填字母)
A.向正反应方向移动
B. 向逆反应方向移动
C.不移动
(4)若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，在原温度下达新的平衡，此时B的物质的量 n(B)=_______________mol
正确答案
每空2分0. 2 4 C 0.8+0.2a
略
（8分）在高温下，下列反应达到平衡：
C（s）＋ H2O（g）
（1）如果升高温度，平衡向_______反应方向移动（填正或逆）；
（2）如果增大压强，H2的体积分数将_______（填增大、减小或不变）；
（3）如果通入水蒸汽，平衡向_______反应方向移动（填正或逆）；
（4）如果加入焦炭，H2O的转化率将______（填增大、减小或不变）。
正确答案
（1）正（2）减小（3）正（4）不变
试题分析：该反应是气体分子数增大的吸热反应。升高温度，平衡向右移动；增大压强，平衡向左移动，氢气体积分数减小；通入水蒸气，平衡向右移动；C是固体，加入焦炭，化学反应速率不变，平衡不移动，水的转化率不变。
点评：本题要注意炭是固体。
可逆反应：aA(g) + bB(g) 
①压强 P1比P2 填（大或小）
② (a +b)比(c +d) 填（大或小）
③温度t1℃比t2℃ （高或低）
④ Q值为 填（正或负）（正值表示正反应吸热，负值表示正反应放热）
正确答案
①小(1分) ②小(1分) ③高(1分) ④正(1分)
①压强大反应速率就快，到达平衡的时间就少，所以压强 P1比P2小。
②压强大，A的转化率低，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，即正反应是体积增大的。
②温度越高反应速率就快，到达平衡的时间就少，所以温度t1℃比t2℃高。
④温度高，A的含量低，说明升高温度平衡向正反应方向移动，即正反应是吸热反应。
（18分）现有反应：mA(g)+nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则:
(1)该反应的逆反应为_________热反应，且m+n_________p(填“＞”“=”“＜”)。
(2)减压时，A的质量分数_________。(填“增大”“减小”或“不变”，下同)
(3)若加入B(体积不变)，则A的转化率_________，B的转化率_________。
(4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将_________。
(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量_________。
(6)若B是有色物质，A、C均无色，则加入C(体积不变)时混合物颜色_______，而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”)。
正确答案
（18分）每空2分
（1)放，大于 (2)增大(3)大，小(4)小(5)不变(6)深，变浅
略
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