- 化学平衡
- 共20016题
加热时,N2O5可按下列分解:N2O5 N2O3 + O2,N2O3又可按下列分解: N2O3
N2O + O2。今将 4 molN2O5充入一升密闭容器中,加热至 t℃时反应达到了平衡状态。平衡时,c(O2)=" 4.5" mol/L, c(N2O3)=" 1.62" mol/L,c(N2O)= mol/L,此时N2O5的分解率为 。
正确答案
1.44mol/L 76.5%
试题分析:根据元素守恒法可解。N2O5的起始浓度为 c(N2O5)=4mol/1L=4mol/L,
达平衡时的气体成份:N2O5 N2O3 N2O O2
平衡浓度(mol/L) 设x 1.62 设y 4.5
由N原子守恒:2x+1.62×2+2y=2×4
由O原子守恒:5x+1.62×3+y+4.5×2=5×4
解得:x =" 0.94" mol/L,y =" 1.44" mol/L,所以,c(N2O)=" 1.44" mol/L,N2O5的分解率为:(4mol/L-0.94mol/L)/4mol/L×100%=76.5%
为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知:V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子;部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
该工艺的主要流程如下:
请回答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其反应的化学方程式为 。
(2)反应①的目的是 。
(3)若用NaOH溶液调节pH,则转化②的离子方程式为 。
(4)实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外,必不可少的是 。
(5)V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂,其催化反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2,一定条件下达到平衡,SO3的体积分数为
。
①该条件下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 的平衡常数为_____;
②下列措施能使增大的是_____。
A.升高温度
B.保持温度和容积不变,再充入2 mol He
C.保持温度和容积不变,再充入2 mol SO2和1 mol O2
D.不用V2O5作催化剂,改用其它更高效催化剂
正确答案
(14分)(1)3V2O5+10Al6V+5Al2O3(2分);(2)将V2O5转化为可溶的VOSO4(2分)
⑶VO2++2OH-=VO3-+H2O(3分) ⑷坩埚(2分); ⑸1620(3分);C(2分)
试题分析:(1)铝是活泼的金属,能和金属氧化物发生铝热反应,所以铝和五氧化二钒发生铝热反应的化学方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3。
(2)根据溶解性表知,滤渣是V2O5,酸性条件下,V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成可溶性的VOSO4,所以反应①的目的是将V2O5转化为可溶的VOSO4。
(3)VOSO4有强氧化性,能把氯酸钾氧化,自身被还原成(VO2)2SO4。在碱性条件下,VO2+转化为VO3-,反应的离子方程式是VO2++2OH-=VO3-+H2O。
(4)固体加热需要在坩埚中进行,因此必不可少的是坩埚。
(5)① 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始浓度(mol/L) 1.0 0.5 0
转化浓度(mol/L) 2x x 2x
平衡浓度(mol/L) 1.0-2x 0.5-x 2x
一定条件下达到平衡,SO3的体积分数为
则有
解得x=0.45
所以该温度下可逆反应的平衡常数K==
=1620
②A.正方应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,因此减小;
B.保持温度和容积不变,再充入2 mol He,反应物和生成物的浓度不变,平衡不移动,因此不变;
C.保持温度和容积不变,再充入2 mol SO2和1 mol O2,相当于是增大压强,平衡向正方应移动,因此增大;
D.催化剂只能改变反应速率,但不能改变平衡状态,因此不用V2O5作催化剂,改用其它更高效催化剂使,不变,答案选C。
A、B、C、D、E均为中学化学常见的10电子粒子。已知,M(A)>M(B),
C是一种重要的化工原料。下图表示在1L的密闭容器中,一定条件下X、Y、C三种气体因发生反应而导致的物质的量随时间的变化情况。
回答下列问题。
(1)写出B的电子式 。
(2)写出FG的离子方程式 。
(3)根据题图写出相关的化学方程式 。(用化学式表示)
(4)下表为一定条件下平衡混合物中C的体积分数(C%)。分析数据可知,表中a的取值范围是 。
(5)根据题图和题表分析,25 min ~ 40 min内曲线发生变化的原因可能是 (填选项代号,下同);50 min ~ 65 min曲线发生变化的原因可能是 。
A.降低温度 B.增加C的物质的量 C.加了催化剂 D.缩小容器体积
(6)工业上合成C的温度一般选择在500℃左右,主要原因是 。
(18分)运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。根据图示回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反应为 反应(填“放热”、“吸热”);若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”);
②若温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1_______K2;若反应进行到状态D时,v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
右图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式:______________。(ΔH的数值用含字母a、b的代数式表示)
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合态存在。在25 ℃下, 2.0×10-3 mol·L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的2.0×10-4 mol·L-1硝酸银溶液, 白色沉淀生成(填“有”、“没有”)。通过计算解释原因______________________________,向反应后的浊液中,继续加入2.0×10-3mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是_____________________________,产生该现象的原因是_____________(用离子方程式表示)。(已知25 ℃时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16)
正确答案
(1)①放热(2分) 不(2分)
②> (2分) >(2分)
(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH ="2(a-b)" kJ·mol-1(3分)
(3)有(1分)Q=c(Cl‾)•c(Ag+)=1.0×10-3 ×1.0×10-4 =1.0×10-7 > Ksp,所以有沉淀生成(2分)
白色沉淀转化为黄色沉淀(2分)AgCl(s)+I-(aq)= AgI(s)+Cl-(aq)(2分)
试题分析:(1)①由图可知,温度越高,三氧化硫的含量越低,平衡向左移动,正反应放热;恒温、恒容条件下充入氦气,体积增不变,正逆反应速率不变,所以平衡不移动。
②温度越高,平衡越向左移动,平衡常数越小,故 K1>K2。状态D未达到平衡状态,要达到平衡状态,三氧化硫的含量要增大,即平衡需要向右移动,故v(正)>v(逆)。
(2)由图像可知N2和H2反应生成1 mol NH3的反应热为-(b-a) kJ·mol-1,可得热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH ="2(a-b)" kJ·mol-1
(3)通过计算比较浓度熵与Ksp的大小,Q=c(Cl‾)•c(Ag+)=1.0×10-3 ×1.0×10-4 =1.0×10-7 > Ksp,所以有沉淀生成;沉淀向溶度积更小的方向转化,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以AgCl沉淀转化为更难溶的AgI,所以实验现象为白色沉淀转化为黄色沉淀;离子方程式为:AgCl(s)+I-(aq)= AgI(s)+Cl-(aq)。
(5分)在一小烧杯里混合10ml 0.01mol/L FeC13溶液和10ml
0.01mol/L KSCN溶液,溶液立即变为红色。(1)再向溶液中滴入1mol/LFeC1
3溶液,现象 ,平衡 移动,KSCN浓度会 。
(2)在烧杯中加入KC1固体,现象 ,平衡 移动。(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)
正确答案
略
恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个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= 。
(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%。计算原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比
(3)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=___________。
正确答案
略
(8分)[Ⅰ] 将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:
3A(g) +B(g) 2C(g)+2D(g),
反应进行到10s末,达到平衡,测得A的物质的量为1.8mol,B的物质的量为0.6mol,C的物质的量为0.8mol,则:
(1)用C表示10s 内正反应的化学反应速率为 ;
(2)反应前A的物质的量浓度是 ;
(3)平衡后,生成物D的浓度为 ;
[Ⅱ] 某温度下,在一个体积为2L的固定不变的密闭容器中充入0.3mol SO2和0.2mol O2,发生2 SO2+ O2 2 SO3反应。几分钟后反应达到化学平衡状态,测得容器中气体压强变为原来的90% ,则该反应达到平衡时SO2的转化率为______________。
正确答案
(8分)
[Ⅰ](1)0.04mol·L-1·s-1(2分)
(2)1.5 mol·L-1(2分)
(3)0.4 mol·L-1(2分)
[Ⅱ]33.3%(2分)
略
(4分)在一容积固定的密闭容器中进行的反应:N2(g)+3H2(g)≒2NH3(g),,达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3
②氨的生成速率与氨的分解速率相等
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为1∶3∶2的状态
④N2、H2、NH3浓度相等
⑤断开1个N≡N键的同时有6个N-H键形成
⑥混合气体的密度不再改变的状态
⑦混合气体的压强不再改变的状态
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑨反应放出的热量等于反应吸收的热量
正确答案
1 2 7 8 9
略
大气固氮(闪电时N2转化为NO)和工业固氮(合成氨)是固氮的重要形式。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值(K表示平衡常数):
(1)固氮是指 的过程,自然界固氮的另一途径为 。
(2)根据表中的数据,并结合所学知识分析,下列说法正确的是 。
a.人类大规模模拟大气固氮实际意义很小
b.常温下,大气固氮与工业固氮完成程度相差很大
c.两种固氮都是放热反应 d.在常温下,大气固氮几乎不可能,而工业固氮很容易进行
(3)为研究反应条件的改变对化学平衡移动的影响,将N2和H2在一固定体积的密闭容器中进行反应,得到如下的图像。下列有关条件改变(每次只改变一个条件)的说法,正确的是 。
a.t2可能是增加了原料的物质的量
b.t4可能是充入了He气
c.t5是从反应体系中分离出氨气
d.t7时可能是升高温度,使平衡向正反应方向移动
(4)目前工业固氮采用的是哈伯法,即在20~50MPa的高压和500℃左右的高温下,并用铁触媒作为催化剂。俄勒冈大学的化学家使用了一种名为trans-Fe(DMeOPrPE)的新催化剂,在常温下合成氨,反应的化学方程式为:N2 +3H2
2NH3。有关说法正确的是 。
a.新法不需要高温条件,可节约大量能源
b.新法能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
c.在相同温度下不同的催化剂其催化活性不同
正确答案
(本题8分)
(1)把大气中游离态的氮转化为氮的化合物;(1分)生物固氮(1分)
(2)a、b(2分,少选得1分,多选或错选0分)
(3)b、c(2分,少选得1分,多选或错选0分)
(4)a、c(2分,少选得1分,多选或错选0分)
略
(1)80℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4 (g) 2NO2 (g) △H>0,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
①上表中c =___________;e =_____________
②计算20s—40s内用NO2表示的平均反应速率为 mol/(L·s)
③计算在80℃时该反应的平衡常数K= ;
(2)若(1)中反应进行至110s后,保持温度和体积不变,向容器中再加入0.2mol N2O4,此时,平衡朝_______方向移动;建立新平衡后,N2O4的转化率_______75%(填“>、<或=”);
(3)若(1)中反应进行至110s后,保持温度和体积不变,向容器中再加入0.2mol N2O4和0.1mol NO2时,v正________ v逆(填“>、<或=”)
正确答案
(10分)
(1)① 0.14; 0.10 (各1分)
② 0.002 (2分)
③ 1.8 (2分)
(2)正; < (各1分)
(3) > (2分)
试题分析:(1)①根据物质发生化学反应的物质的量之比等于化学计量数之比进行计算,c =0.14; e =0.10。
②当20s时,生成二氧化氮0.24mol,则消耗四氧化二氮0.12mol,容器中还剩余0.40mol-0.12mol=0.28mol;
v=△n /(V△t=(0.28-0.20)mol/(2L×20s)=0.0020mol/(L.s)
故答案为:0.0020。
③当到达80s时,二氧化氮的物质的量不再变化,所以反应达到平衡状态,二氧化氮的物质的量是0.60mol,则消耗四氧化二氮的物质的量是0.30mol,还剩余0.10mol,即d=e=0.10mol.
二氧化氮的平衡浓度=0.60mol/2L=0.30mol/L,
四氧化二氮的平衡浓度=0.10mol/2L=0.05mol/L,
K= C2(NO2)/C(N2O4)= (0.30mol/L)2/0.05mol/L=1.8mol•L-1
故答案为:1.8。
点评:本题考查了化学平衡的计算和外界条件对化学平衡的影响,难度不大,注意化学平衡常数只与温度有关,与其它任何物理量都无关。
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