- 化学平衡
- 共20016题
已知下列两个反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O ΔH1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2
(1)相同温度下,若上述反应Ⅰ的化学平衡常数为K1,反应Ⅱ的化学平衡常数为K2,那么K1·K2=________。
(2)反应Ⅰ化学平衡常数K1和温度t的关系如下表一:
该反应的ΔH1__________0(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)某温度下,反应Ⅰ的化学平衡常数为2.25。在该温度下,向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中通入CO2(g)和H2(g),这两种物质的起始浓度如下表二:
反应速率最快的是________(填“甲”、“乙”或“丙”),平衡时,H2转化率最大的是________(填“甲”、“乙”或“丙”),丙中H2的转化率为________。
正确答案
(1)1 (2)> (3)丙 乙 60%
(1)反应Ⅰ和反应Ⅱ是一个反应,而且温度相同,只是表达方式有差别,反应Ⅰ的反应物是反应Ⅱ的生成物,故K1与K2互为倒数的关系。
(2)由表中温度与化学平衡常数的关系可知,温度越高,化学平衡常数(K)越大,即升高温度,平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH>0。
(3)丙中的CO2(g)和H2(g)起始浓度都最大,而反应温度相同,故丙中反应速率最大。甲、丙为等效平衡,而乙中CO2(g)的浓度大于H2(g)的浓度,故乙中H2转化率最大。
设丙中平衡时CO(g)的浓度为x mol/L,那么CO2(g)的浓度为(0.02 -x)mol/L,H2(g)的浓度为(0.02-x)mol/L,H2O(g)的浓度为x mol/L,
所以K=x2/(0.02-x)2=2.25,解得x=0.012,
即H2(g)的浓度为0.008 mol/L,
故丙中H2的转化率为×100%=60%。
在恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个体积为V L固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(1) 若反应进行到某时刻t时,nt(N2)="13" mol,nt(NH3)="6" mol,计算a的值__________。
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量__________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同)
n(始)∶n(平)= __________。
(4)原混合气体中a∶b=__________。
(5) 达到平衡时,N2和H2的转化率之比α (N2)∶α (H2)= __________。
(6) 若反应达平衡用时为10分钟,用NH3表示从反应开始到平衡的化学反应速率 __________。
正确答案
⑴ 16mol ⑵ 8 mol ⑶ 5:4
⑷ 2:3 ⑸ 1:2 ⑹ 4/5V mol.L-1.min-1
试题分析:(1)根据方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)可知,反应进行到某时刻t时,生成了nt(NH3)=6mol,则参加反应的nt(N2)=6÷2mol=3mol,则a=13+3=16mol。
(2)NH3的含量(体积分数)为25%,则V(NH3)=716.8L×0.25=179.2L,所以标准状况下n(NH3)=179.2L÷22.4L、mol=8mol。
(3)第二问已经算出n(NH3)=8mol,混合气体的总的物质的量为716.8L÷22.4L/mol=32mol。根据方程式可以算出参与反应的N2=4mol,H2=12mol,则反应前混合气体的物质的量=4+12+32×75%=40mol,所以n(始):n(平)= 40:32=5:4。
(4)第三问已经算出反应前总的物质的量为40mol,a=16mol,则b=40-16=24mol,即a:b=16:24=2:3。(5)a(N2)=,a(H2)=
,则a(N2):a(H2)=0.25:0.5=1:2。
(6)氨气的反应速率是。
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,有助于培养学生的规范答题能力和逻辑推理能力。
在一密闭容器内盛由HBr气体。在一定温度下进行反应:
2HI(g)H2(g)+ I2(g)(正反应为放热反应)达平衡。若升高温度,则
①正反应速率___________,逆反应速率___________(填“加快”“减慢”或“不变”)
②化学平衡向__________________移动(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不”)
③混合气体的颜色应变______________(填“深”、“浅”或“不变”)
④混合气体平均相对分子质量_______化学平衡常数将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
①加快,加快 ②逆反应方向③浅 ④不变,变小 (每空2分)
试题分析:根据方程式可知,该反应是体积不变的放热的可逆反应,所以升高温度正逆反应速率均是加快的,平衡向逆反应方向移动;由于单质碘的浓度降低,所以颜色变浅;体积不变,所以混合气的平均相对分子质量不变,但平衡常数减小。
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大。该题侧重对基础性知识的巩固与检验,有助于调动学生的学习积极性,培养学生的应试能力。该题的关键是记住温度对反应速率和平衡状态的影响,然后结合勒夏特例原理和方程式灵活运用即可。
(14分)CO2可转化成有机物实现碳循环。
(1)在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 mol·L-1,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从0 min到10 min,v(H2)= mol·(L·min)-1。
②能说明上述反应达到平衡状态的是 (选填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1(即图中交叉点)
B.容器内气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是 (选填编号)。
A.将H2O(g)从体系中分离 B.恒温恒容充入He
C.恒温恒压充入He D.恒温恒容再充入1 mol CO2和3 mol H2
(2)据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成二甲醚已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
在一定压强下,测得反应的实验数据如下表。
分析表中数据回答下列问题:
①反应的温度升高,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)800℃时,C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数K=1.64,相同条件下测得c(CO)=0.20 mol·L-1、c(CO2)=0.05 mol·L-1,此时反应向 (填“正”或“逆”)方向进行。
(4)在密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g) △H> 0反应,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,若升高温度,请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。
正确答案
(1)①0.225 ②BD ③AD (2)减小 不变
(3)正 (4)
(1)①根据图像可知甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L,所以由方程式可知消耗氢气的物质的量浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L。所以氢气反应速率为。
②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,所以选项D正确。浓度不再发生变化,但物质之间但浓度不一定相等,A不正确。由于反应前后体积是变化的,所以压强也是变化的,因此当容器内气体的压强不随时间的变化而变化时,反应即达到平衡状态。选项C中反应速率的方向是相同的,所以不能说明。
③将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,所以n (CH3OH)/n (CO2)增大,A正确。恒温恒容充入He,物质的浓度不变,平衡不移动,n (CH3OH)/n (CO2)不变,B不正确。恒温恒压充入He,则容器容积必然增大,平衡向逆反应方向移动,C不正确。选项D相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,正确。所以答案选AD。
(2)①根据表中数据可知,温度越高CO2的转化率越低,说明升高温度,平衡向逆反应方向越低,即正反应是放热反应。所以温度升高,平衡常数减小。
②平衡常数只与温度有关,所以高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], K值是不变的。
(3)因为此时<1.64,所以反应向正反应方向移动。
(4)因为反应是吸热反应,所以升高温度,正逆反应速率均增大,但正反应速率增大的程度大于逆反应速率的程度,所以平衡向正反应方向移动。
在容积为2.0 L的密闭容器内,物质D在T℃时发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如右图,据图回答下列问题:
1、从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率为 mol/L·min。
2、根据右图写出该反应的化学方程式 ,该反应的平衡常数表达式为K = 。
3、第5分钟时,升高温度,A、B、D的物质的量变化如右图,则该反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,反应的平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”。下同),B的反应速率 。
4、若在第7分钟时增加D的物质的量,A的物质的量变化正确的是 (用图中a、b、c的编号回答)
正确答案
1、0.067 (1分)
2、2D(s) 2A(g)+ B(g) (2分)、c(A)2×c)B) (1分)
3、吸热(1分)、 增大(1分)、 增大 (1分)
4、b (1分)
(1)0.067 mol/L·min
(2)由图示可看出,在反应开始到达平衡三物质的:△n: 0.4 0.4 0.2,则化学方程式为:2D(s) 2A(g)+ B(g),K=c(A)2×c)B)
(3)升温后AB的量增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,平衡常数增大,各物质的反应速率增大
(4)D非气态,所以改变它的量,不会对反应速率产生影响,所以平衡也不会移动,各物质的量保持不变,故答案为b
(12分)化学平衡原理在工农业生产中发挥着重要的指导作用。
(1)反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)平衡常数K的表达式为 ;
已知C(s) + H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数为K1;H2(g)+CO2(g)
CO(g)+H2O(g)的平衡常数为K2 ,则K与K1、K2二者的关系为 。
(2) 已知某温度下,反应2SO2+O22SO3,的平衡常数K=19
在该温度下的体积固定的密闭容器中充入C(SO2)=1mol·L-1,C(O2)="1" mol·L-1,当反应在该温度下SO2转化率为80%时,该反应 (填“是”或“否”)达到化学平衡状态,若未达到,向 (填“正反应”或“逆反应”) 方向进行。
(3)对于可逆反应:aA(g) +bB(g)cC(g)+dD(g) △H = a kJ·mol-1;
若a+b>c+d,增大压强平衡向_______(填“正反应”或“逆反应”)方向移动;若升高温度,平衡向逆反应方向移动,则a_______0(填“>”或“<”)
正确答案
略
(17分)已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,在温度973 K和1 173 K情况下,K1、K2的值分别如下:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3= ,根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式 ,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③
是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动同时υ正增大可采取的措施
有 (填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积 B.扩大反应容器的容积
C.升高温度 D.使用合适的催化剂 E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(4)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是 。②图乙中t2时刻发生改变的条件是 。
(5)在830℃温度下,反应③的K值为1,在2 L的密闭容器中,加入1 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时,CO平衡浓度为 mol/L。H2转化率 。若向容器中再加入1 mol CO2和3 mol H2 达到平衡后CO平衡浓度 mol/L ,CO2体积分数
正确答案
(17)
(1)吸热
(2) K3=K1× 吸热
(3) C 以上每空1分
以下每空2分
(4)①增大压强或使用催化剂 ②降低温度或从体系中分离出H2
(5) CO平衡浓度为 0.375 mol/L H2转化率 25% CO平衡浓度 0.75 mol/L CO2体积分数 6.3%
略
I.800℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温,发生反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),反应过���中测定的部分数据见下表:
①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)=__________;
②800℃时,化学平衡常数K的值为______________;
③保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率______(填“增大”或“减小”或“不变”)。
④在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1 mol发生该反应,当反应达到平衡后,维持温度与压强不变,t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体,请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。
II.实验室中利用复分解反应制取Mg(OH)2。实验数据和现象如下表所示(溶液体积均取用1mL):
①现象III是 ;
②如果向0.028 mol/L的MgCl2溶液中加入等体积的NaOH溶液,请计算NaOH溶液的浓度至少达到 mol/L时,溶液中开始出现白色沉淀(Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12)。
③MgCl2溶液和氨水混合后存在下列化学平衡:
Mg2+(aq) + 2NH3·H2O(aq)2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)该反应化学平衡常数的表达式为K= ,列出该反应平衡常数K与Kb(NH3·H2O)、Ksp(Mg(OH)2)的关系式 。
正确答案
Ⅰ①0.075 mol·L-1·min-1 ②1 ③增大
④
Ⅱ①生成白色沉淀 ②4×10-5 mol·L-1③K=;K=
Ⅰ.①根据表中数据可知,反应在2 min时CO的物质的量减少了1.20mol-0.90mol=0.30mol。根据方程式可知,水蒸气的物质的量也减少0.30mol,其浓度是0.30mol÷2L=0.15mol/L,所以2min内的平均速率为v(H2O)=0.15mol/2min=0.075 mol·L-1·min-1。
②2min时水蒸气的物质的量是0.30mol,3min时是0.20mol,减少0.10mol,则3min时CO的物质的量是0.80mol。由于4min时CO的物质的量也是0.8mol,这说明反应在3min时达到平衡状态,则
CO(g)+H2O(g)H2(g) + CO2(g)
起始物质的浓度(mol/L) 0.60 0.30 0 0
变化物质的量浓度(mol/L) 0.20 0.20 0.20 0.20
平衡物质的量浓度(mol/L) 0.40 0.10 0.20 0.20
所以平衡常数K=0.20×0.20/0.40×0.10=1.0
③保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,增大水蒸气的浓度,平衡向正反应方向进行,因此CO的转化率增大。
④维持温度与压强不变,t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体,则容器的容积必然增大。由于反应前后体积不变,所以平衡是等效的。但正反应速率增大,逆反应速率减小,而平衡状态不变,因此正确的图像是
。
Ⅱ①根据表中数据可知,实验Ⅲ和Ⅳ相比,氨水的浓度相同,实验Ⅲ中氯化镁的浓度高于实验Ⅳ中氯化镁的浓度。由于实验Ⅳ中有白色沉淀氢氧化镁生成,所以所以Ⅲ中一定生成白色沉淀氢氧化镁。
②设NaOH溶液的浓度至少达到x,则混合物后溶液中是OH-浓度0.5x。由于混合后溶液中镁离子浓度是0.014mol/L,所以要生成氢氧化镁沉淀,则(0.5x)2·0.014≥5.6×10-12,解得x≥4×10-5mol/L。
③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,所以根据方程式可知,该可逆反应的平衡常数K=。K=
=
在2L容器中,放入0.4molA和0.6molB,在一定温度下,压强为P,发生反应:2A(g)+3B(g) x C(g)+2D(g),在10min后,容器中c(A)="0.1" mol·L-1
(1)若温度与压强均未改变,求v(B)
(2)若温度不变,压强变为0.9P,求n(D)和x 的值
正确答案
(1)0.015 (2)x="2 " nD=0.2
略
(8分)在密闭容器中,将2.0 mol CO与10mol H2O混合加热到800℃,达到下列平衡:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0,则CO的转化率为________。在800℃,若上述反应体系中各物质的浓度分别为c(CO)=2.0mol•L-1,c(H2O)=6.0mol•L-1,c(CO2)=3.0mol•L-1,c(H2)= 4.5mol•L-1,则此时该反应向_________方向移动。
正确答案
83.3% 逆反应
设平衡时CO的转化率是x,则生成CO2和氢气的物质的量都是2x,消耗CO和水蒸气的物质的量是2x。由于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,所以,解得x=0.833,即转化率是83.3%。由于此时
>1,所以反应向逆反应方向移动。
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