- 化学平衡
- 共20016题
反应A(g)+B(g) C(g) +D(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)该反应是____________________反应(填“吸热”、“放热”)。
(2)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?_______________,原因是_________.
(3)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1_________,E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(1)放热
(2)否 催化剂只改变反应活化能,不改变反应物和生物成的能量
(3)减小 减小
试题分析:(1)根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应。
(2)催化剂只能改变活化能,但不能改变反应热,所以加入催化剂反应热是不变的。
(3)由于催化剂能降低反应的活化能,但不能改变反应热,所以E1和E2都是减小的。
点评:利用图像表示放热反应或吸热反应,更直观、形象,应该学会分析应该的图像。
(4分)(1)t℃时,测得纯水中c(OH-)=2×10-7mol·L-1, 则t 25℃(填“>”、“<”或“=”),该温度下,水的离子积常数为 ;
(2)25℃时,某K2SO4溶液中c(SO42-)=1×10-4mol·L-1,取该溶液1mL加水稀释至100mL,则稀释后的溶液中c(K+): c(H+)= ;
(3)已知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-184.6 kJ/mol;则反应1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g) 的△H为
正确答案
(4分)(1)>; 4×10-14 (2) 20 : 1 (3)-92.3 kJ/mol
(1)电离是吸热的,所以如果测得纯水中c(OH-)=2×10-7mol·L-1, 则t>25℃。该温度下,水的离子积常数为=2×10-7×2×10-7=4×10-14。
(2)硫酸钾溶液显中性,所以吸收后氢离子浓度还是1×10-7mol·L-1。c(SO42-)=1×10-4mol·L-1,则c(K+)=2×10-4mol·L-1,所以稀释后c(K+)=2×10-6mol·L-1,因此稀释后的溶液中c(K+)︰c(H+)="20" : 1。
(3)反应热和化学计量数成正比,所以△H=-184.6 kJ/mol÷2=-92.3 kJ/mol。
(6分)在一密闭的2 L容器中装有4 mol SO2和2 mol O2,在一定条件下开始反应。2 min末达到平衡且测得容器中有1.6 mol SO2 ,
(1)2 min末SO2的浓度_______________________________;
(2)2 min内SO2的平均反应速率________________________。
(3)达到平衡的标志是
①消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3
② SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2
③反应混合物中,SO3的质量分数不再改变
正确答案
1.2mol/L 0.6mol/(L·min) ③
略
( 14分)在T℃条件下,向1L固定体积的密闭容器M中加入2 mol X和1 mol Y,发生如下反应:2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g) △H = -Q kJ·mol-1 (Q>0)
当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1 kJ,物质X的转化率为α;若平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则:
(1)化学计量数a的值为 。
(2)写出该反应平衡常数K的表达式 (a必须用具体的值表示)。
(3)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是 。
A.容器内压强一定 B.容器内气体的密度一定
C.容器内Z分子数一定 D.容器内气体的质量一定
(4)X的转化率α= ,Y的平衡浓度为 。(均用含Q、Q1的代数式表示)
(5)维持温度不变,若起始时向容器中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是 (稀有气体不参与反应)。
A.2 molX、1mol Y、1molAr
B.a molZ、1mol W
C.1 molX、0.5mol Y、0.5a molZ、0.5 mol W
D.2 molX、1mol Y、1molZ
正确答案
(14分)
(1)1 (2分) (2)K=c(z).c(w)/ c2(x).c(y)(3分)
(3)AC. (2分) (4) (3分)
(2分)(5)A. (2分)
略
(8分)在恒温恒容的密闭容器中,通入x mol N2和y mol H2发生反应N2 + 3H22NH3,达平衡后,测得反应放出的热量为18.4 kJ,混合气体总的物质的量为3.6 mol,容器内的压强变为原来的90%。又知N2和H2的转化率相同。
⑴通过计算说明起始充入N2和H2的物质的量分别为:x = ,y = 。
⑵若起始加入N2、H2和NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol,达平衡时各物质的含量与上述平衡完全相同。
①若c=2,在相同的条件下达平衡时,该反应吸收的热量为 kJ。
②若维持反应向正反应方向进行,则起始时c的取值范围为 。
正确答案
(8分,每空2分)⑴ 1 、 3 ⑵ 73.6 0≤c<0.4
略
(6分)PCl5的热分解反应如下:PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)。
(1)写出反应的平衡常数表达式;
(2)已知某温度下,在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00mol PCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。求该温度下的平衡常数。
(3)在相同的容器中起始充入5.00mol PCl5,达平衡后, PCl5的分解率是多少?
正确答案
(1) (2)K=0.45 (3)60%
(1)平衡常数是在一定条件下,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幂之积的比值,所以表达式为。
(2) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
起始浓度(mol/lL) 0.2 0 0
转化浓度(mol/l) 0.15 0.15 0.15
平衡浓度(mol/L0 0.05 0.15 0.15
所以K=
(3) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
起始浓度(mol/lL) 0.5 0 0
转化浓度(mol/l) x x x
平衡浓度(mol/L0 0.5-x x x
所以K=
解得x=0.3
所以转化率是0.3÷0.5×100%=60%
硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。请回答硫酸工业中的如下问题:
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在 郊
区(填标号);
(2)CuFeS2 是黄铁矿的另一成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,
该反应的化学方程式为 。
(3)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用 吸收SO3。
(4)已知反应2SO2+O2SO3 △H <0,现将0.050mol SO2和0.030mol O2
充入容积为1L的密闭容器中,反应在一定条件下达到平衡,测得反应后容器压
强缩小到原来压强的75%,则该条件下SO2的转化率为________;该条件下的
平衡常数为__________。
(5)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在
沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)
已知CuSO4在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随
温度升高而降低的原因 。
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方
法可用 (填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产
水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式 。
正确答案
(1)C
(2)4CuFeS2+13O2 4CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)98%的浓硫酸
(4)80%
1.6×103
(5)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
(6)石灰水;SO2+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O
CaSO3+H2SO4==CaSO4+SO2↑+H2O
(1)从资源的利用、交通等考虑,选合适;
(2)CuFeS2 是黄铁矿的另一成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,
该反应的化学方程式为,4CuFeS2+13O2 4CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用98.3%浓硫酸吸收,因为用水吸收,容易形成酸雾,阻碍了三氧化硫的吸收。
(4)已知反应2SO2+O2⇌2SO3△H<0,现将0.050mol SO2和0.030mol O2充入容积为1L的密闭容器中,反应在一定条件下达到平衡,设反应的二氧化硫物质的量为X:依据三段式列式:
2SO2 + O2⇌ 2SO3
起始量(mol) 0.050 0.030 0
变化量(mol) X 0.5X X
平衡量(mol) 0.05-X 0.03-0.5X X
测得反应后容器压强缩小到原来压强的75%,所以压强之比等于物质的量之比;则,0.05-X+0.03-0.5X+X=(0.050+0.030)×75%
解得:X=0.04mol;
则二氧化硫的转化率=0.04mol/0.05mol×100%=80%;
平衡状态物质的平衡浓度为:c(SO2)=0.01mol/L;c(O2)=0.01mol/L;c(SO3)=0.04mol/L;平衡常数K= C2(SO3)/[ C2(SO2)×C(O2)]= 0.042/[0.012×0.01]
=1.6×103;
(5)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少。
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方
法可用生石灰除去,其步方程式为SO2+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O ,
CaSO3+H2SO4==CaSO4+SO2↑+H2O
(14分)“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:(系数按顺序填在答题卷上)
___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4 = ____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2O
(2)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中以v (CO2) 表示的反应速率为 (取小数点后二位,下同)。
②该反应为 (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K= 。
(3) 某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如下图所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为 。
② 工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为 。
⑷CO2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 。
正确答案
(1)5 C+ 4 KMnO4+ 6 H2SO4 = 5CO2↑+ 4MnSO4 + 2K2SO4+6H2O
(2)①0.13mol/L·min,②放,0.17
(3)①O2 + 2H2O + 4e- =4OH-
②2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O
(4) 5.6×10-5mol/L
试题分析:(1)根据氧化还原反应氧化剂、还原剂得失电子数目相等配平,反应中C元素化合价0→+4,Mn元素化合价+7→+2,反应得失电子相等,则有:5C~4KMnO4,根据质量守恒可确定H2SO4的计量数为6,则配平后的计量数分别是:5、4、6、5、4、2、6;
(2)①v(CO2)=v(CO)==0.13moL/(L•min);
②实验1,达平衡时:c(H2)=0.8mol/L,c(CO2)=0.8mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,c(CO)=1.2mol/L,则k=
实验2,达平衡时:c(H2)=0.2mol/L,c(CO2)=0.2mol/L,c(H2O)=0.3mol/L,c(CO)=0.8mol/L,则k=
则升高温度平衡常数减小,平衡向逆反应分析移动,说明正反应放热;
(3)碱性甲醇燃料电池中,负极发生氧化反应,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-+=CO32-+6H2O,正极发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,
则总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
(4)由Ksp(CaCO3)=c(CO32-)×c(Ca2+),
可知:c(CaCl2)=c(Ca2+)=mol/L,
点评:本题考查较为综合,涉及化学平衡、反应热、电化学以及难溶电解质的溶解平衡等问题,题目难度较大,学习中注意相关解答方法的积累。
(6分)在2 L容器中有3种物质进行反应,X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示,反应在t时刻达到平衡(X、Y、Z均为气态)。
(1)该反应的化学方程式是 。
(2)反应起始至t时刻,Y的平均反应速率是 。
(3)关于该反应的说法正确的是 。
正确答案
(1)(2分)2X3Y+Z(写“ = ”扣1分)
(2)(2分)0.6/t mol·(L·min)-1 (不写单位或写错扣1分)
(3)(2分)BC(对1个得1分,多答或错答0分)
(1)根据图像可知X的物质的量减少,Y、Z的物质的量增加,所以X是反应物,Y、Z是生成物。到达平衡时X、Y、Z的变化量分别为2.4mol-1.6mol=0.8mol、1.2mol、0.4mol,所以变化量之比是2︰3︰1,因此该反应的化学方程式是2X3Y+Z。
(2在t’时刻内Y的浓度变化量是,所以Y的平均反应速率是0.6/tmol·(L·min)-1。
(3)可逆反应达到平衡后,正逆反应速率相等,但不等于0,A不正确,C正确。在t时刻之前反应还没有达到平衡状态,此时正反应速率大于逆反应速率,所以B正确。可逆反应之所以会达到平衡状态,是由于正逆反应速率相等,导致在相同时间内消耗的和生成的量一样多,从而使各种物质的的含量不再发生变化,D不正确。
有一可左右滑动的密封导热隔板,当拔起销钉后,两侧分别开始进行如图所示的可逆反应,隔板随之开始移动。
各物质的起始加入量
物 质
H2
Br2(g)
HBr
X
Y
Z
R
物质的量(mol)
2.0
2.0
5.0
设x
8.0
0.50
1.5
当x在一定范围内变化时,均可因为隔板的导热作用而调节反应器左右两侧的温度,使两侧反应都达到平衡。在整个反应过程中隔板始终左滑,一段时间后,隔板恰好处于反应器左端1/3处不动,达平衡后保持温度不变。试回答:
(1)化学方程式中R物质的化学计量数n为(填编号,下同)
A.3 B.4 C.5 D.6
(2)若x=6.5,则右侧反应在起始时向 方向(填“正反应”或“逆反应”)进行;欲使起始反应维持向该方向进行,则x的取值范围为 。
(3)若已知ΔH 1<0,ΔH 2<0, x分别为6.5和7.0时,在这两种情况下,反应分别达到平衡状态(Ⅱ)时,请比较H2体积分数(分别记作φ(H2)、φ(H2’))的相对大小 。
A.φ(H2)>φ(H2’) B.φ(H2)<φ(H2’)
C.φ(H2)=φ(H2’) D.不能确定
(4)若x=6.5时,左右两侧反应体系达平衡后,设法向左侧容器中再充入a mol氢气,当左、右两侧反应体系再次平衡时(隔板平衡点位置不变,下同)a的取值范围是 。
(5)若x=6.5时,且左右两侧反应体系均达到平衡后,如向右侧反应体系中充入b mol氦气,片刻后,使容器两侧又均达到平衡。则右侧化学平衡将向 方向(填“正反应”或“逆反应”)移动;b的最大值应小于 。
正确答案
(1)D (3分)(2)正反应,6.0<x<8.0(每空3分)
(3)A(2分)
(4)0<a<0.25 (3分)
(5)逆反应, 1.75(每空3分)
略
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