- 化学平衡
- 共20016题
(5分)汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,反应原理:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),在298 K、100 kPa下,ΔH=-113 kJ·mol-1,ΔS=-145 J·(mol·K)-1.
(1)为了提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施为
(2)若升高温度,则该反应的平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)判断该条件下反应 (填能、不能)自发.
正确答案
(1)B(1分) (2)减小(2分)(3)能(2分)
略
(9分)某温度时,在2L容器中X、Y、Z三种气体及N物质的物质的量(n)随着时间(t)变化的曲线如图所示。由图中数据分析:
(1)物质N在反应中的作用是 。
(2)该反应的化学方程式为 。
(3)反应开始至2min,用Z表示的平均反应速率为 。
(4)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________ _______(填序号)
正确答案
(1)催化作用(或催化剂)
(2)3X+Y2Z (3)0.05mol/(L·min) (4)BD
略
(1)在密闭容器中有H2O(g) +C(s) CO(g) + H2(g)反应,一定条件下达到平衡,①增大水蒸汽浓度,平衡向 反应方向移动(填“正”、“逆”或“不”下同),CO的浓度将 。(填“增大”、“减小”或“不变”下同)
②增加H2浓度平衡向 反应方向移动,CO的浓度将 。
(2)用注射器吸入少量NO2和N2O4的混合气体,发生如下反应:
2NO2(g)N2O4(g) 当活塞迅速向外拉时,平衡向 反应方向移动,气体的颜色先变_____(“浅”、“深”或“不变”下同),后变______;最终和最初相比,_____更深(填“前”或“后”)。
正确答案
(1)①正 增大 ② 逆 、减小 ;
(2)逆 、浅 、深 、 前 (每空1分,共8分)
略
(每空格3分,计18分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72—(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显 色.
(2)第②步中,还原1mol Cr2O72—离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH—)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至 。
方法2:电解法
该法用Fe做电极电解含Cr2O72—的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)用Fe做电极的阳极反应式为:
。
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释) 。溶液中同时生成的沉淀还有 。
正确答案
(每格3分计18分)(1)橙 (2)6 (3)5
(4) Fe-2e-=Fe2+
(5)2H++2e-=H2↑ Fe(OH)3
分析:(1)根据外界条件对平衡的影响来考虑平衡移动方向,从而确定离子浓度大小,进而确定颜色变化;
(2)判断平衡状态的方法:V正=V逆,或各组分的浓度保持不变,即能变的量保持不变则说明已达平衡;
(3)根据得失电子守恒来计算;
(4)根据溶度积常数进行计算;
(5)阳极是活性电极时,阳极本身失电子,生成阳离子;
(6)溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少,即氢离子在阴极得电子,PH升高,氢氧根离子浓度增大,离子浓度幂的乘积大于溶度积,所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀.
解答:解:(1)c(H+)增大,平衡2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O右移,溶液呈橙色;
(2)平衡时各物质的浓度不再改变,即溶液的颜色不再改变;
(3)根据电子得失守恒可知,还原1molCr2O72-离子得到Cr3+,得电子:2×(6-3)═6mol,需要FeSO4?7H2O的物质的量为:6÷(3-2)═6;
(4)当c(Cr3+)=10-5mol/L时,溶液的c(OH-)==10-9mol/L,c(H+)═
,pH=5,即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至5;
(5)在电解法除铬中,铁作阳极,阳极反应为Fe-2e-═Fe2+,以提供还原剂Fe2+;
(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2的同时,大量产生了OH-,所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe(OH)3沉淀.
故答案为:(1)橙;(2)c;(3)6;(4)5;(5)阳极反应为Fe-2e-═Fe2+,提供还原剂Fe2+;(6)2H++2e-═H2↑;Fe(OH)3.
点评:本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容.分析时要根据题给信息,结合相关原理进行解答.
(10分)某温度下,将氢气和碘蒸气各1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中。发生反应H2(g)+I2(g) = 2HI(g)。2分钟后达到平衡后。测得C(H2)=0.08 mol.L-1,求(1)该反应的平衡常数。(2)2分钟内的H2的反应速率 (3)在上述温度下,该容器中若通入氢气和碘蒸气各3mol,求达到平衡后各物质的浓度(提示:K不变)。
正确答案
K=0.25 v(H2)=0.01mol·(L.min)-1
C(H2)=c(I2)="0.24" mol·L-1 c(HI)= 0.12mol·L-1
(1)平衡常数是指在一定条件下,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的幂之积的比值。
H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始量(mol) 1 1 0
转化量(mol) 0.2 0.2 0.4
平衡量(mol) 0.8 0.8 0.4
所以其平衡常数为
2分钟内的H2的反应速率为mol·(L.min)-1。
(2) H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始量(mol) 3 3 0
转化量(mol) x x 2x
平衡量(mol) 3-x 3-x 2x
由于K值不变,所以
解得x=0.6mol
所以平衡后各物质的浓度分别为C(H2)=c(I2)="0.24" mol·L-1,c(HI)= 0.12mol·L-1。
下图表示的是N2 + 3H22NH3;△H<0达到平衡后,改变条件建立的新平衡(图中横坐标表示反应时间, 纵坐标表示反应速率)
(1)表示减少H2的量而建立新平衡的是 。
(2)表示压缩气体, 体积减小而建立新平衡的是 。
(3)表示降低温度而建立新平衡的是 。
(4)表示升高温度而建立新平衡的是 。
(5)表示加入催化剂后而建立新平衡的是 。
正确答案
(1)E (2) D (3) A (4) B (5) C
略
物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡,它们都可看做是化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题:
Ⅰ、(12分)已知0.01mol/L的NaHCO3溶液呈碱性。
(1)该溶液中存在着三个平衡体系,用电离方程式或离子方程式表示:
① ② 。
(2)溶液中共有 种不同的粒子(指分子和离子)。
(3)该溶液中的离子浓度由大到小的顺序是: 。
(4)向该溶液中加入AlCl3溶液,有白色胶状沉淀生成,同时产生一种无色无味并能使澄清石灰水变浑浊的气体,写出该反应的离子方程式: 。
Ⅱ、(6分)有盐酸、硫酸、醋酸三种溶液,试回答:
(1)若三种溶液的浓度均为0.1 mol•L-1,其c(H+) 依次为a mol•L-1,b mol•L-1,c mol•L-1,其大小顺序为 ;中和一定量NaOH溶液生成正盐时,需上述三种酸的体积依次是V1L、V2L、V3L,其大小关系为 。
(2)若三种溶液的pH都为2,分别取10mL上述溶液加水稀释至1000mL,此时三种溶液的pH1、pH2、pH3之间的关系为 (用“<”、“>”或“=”表示,pH1 ——代表盐酸、 pH2 ——代表硫酸、pH3 ——代表醋酸)
Ⅲ、(4分)已知含有足量AgCl固体的饱和溶液中存在如下平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),且在25℃时,AgCl的Ksp=1.8×10-10。现将足量AgCl固体分别放入下列液体中:①100mL蒸馏水
②100mL0.3mol/L AgNO3溶液 ③100mL0.1mol/L MgCl2溶液充分搅拌后冷却到25℃时,此时c(Ag+)由大到小的顺序为 (填序号),溶液②中c(Cl-)= 。
正确答案
(12分)(1) ① HCO3-H++ CO32- ② HCO3-+ H2O
H2CO3+ OH-
③ H2OH++ OH- (不论先后顺序)。
(2)7
(3)c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)
(4)3HCO3- + Al3+ ="==" Al(OH)3↓ + 3CO2↑
Ⅱ、(6分)(1)b>a>c V2>V1=V3 (2)pH1=pH2>pH3
Ⅲ(4分) ②①③ 6×10-10 mol/L
略
(10分)在一定温度下将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g),2分钟末反应达到平衡状态,生成了0.8mol D,请填写下面空白。
⑴B的平衡浓度为 。
⑵A的转化率为 。
⑶用D表示的平均反应速率为 。
⑷如果缩小容器容积(温度不变),则平衡体系中混合气体的密度 、平均相对分子质量 。(两空均填“增大、“减少”或“不变”)
正确答案
(10分)⑴0.8mol·L-1(2分);⑵ 60%(2分);⑶ 0.2 mol·(L·min)-1(2分)
⑷增大(2分) 、 不变(2分)
略
(16分)环境中常见的重金属污染有:汞、铅、锰、铬、镉。处理工业废水中常含有的Cr2O2-7和CrO2-4离子,常用的方法有两种。
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为:
其中第①步存在平衡:
(1)写出第①步反应的平衡常数表达式 。
(2)关于第①步反应,下列说法正确的是 。
A.通过测定溶液的pH值可以判断反应是否已达平衡状态
B.该反应为氧化还原反应
C.强酸性环境,溶液的颜色为橙色
(3)第②步中,还原0.1 molCr2O2-7离子,需要 mol的FeSO4·7H2O。
(4)第③步除生成的Cr(OH)3,还可能生成的沉淀为 。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32,当c(Cr3+)降至10-5mol/L,认为c(Cr3+)已经完全沉淀,现将第③步溶液的pH值调至4,请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全(请写出计算过程)
方法2:电解法
(5)实验室利用如图装置模拟电解法处理含Cr2O2-7的废水,电解时阳极反应式为 ,阴极区反应式为 ,得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从水的电离平衡角度解释其原因是 。
正确答案
⑴
⑵A C正确,B不正确,为非氧化还原反应;
⑶由电子得失守恒得:1molCr2O72―转移6mol电子,氧化6molFe2+ ,还原0.1 molCr2O2-7离子,需要0.6mol的FeSO4·7H2O。
⑷Fe (OH)3 ,PH=4,C(OH― )=10―10mol/ L,c(Cr3+)=10―32/c2(OH― )=10―2mol/ L>10―5mol/L,因此Cr3+没有沉淀完全。
⑸Fe―2e―=Fe2+ ,2H++2e―=H2↑,在阴极附近溶液pH升高的原因是:2H+ + 2e- = H2↑,阴极附近溶液c(H+)减小,pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。溶液中同时产生沉淀还有Fe(OH)3
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上利用煤的汽化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)煤的汽化的主要化学方程式为 。
(2)利用水煤气合成二甲醚的总反应式可表示为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H< 0。一定条件下得密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)。
(3)已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),某温度下得平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol/L)
0.44
0.6
0.6
①通过计算比较此时正、逆反应速率的大小?
②若加入CH3OH后,经10min反应达到平衡,试计算此时CH3OH的物质的量浓度和该时间内CH3OH的化学反应速率?
正确答案
(10分)
向正方向进行, v(正) > v(逆)
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
始态(mol/L) c0 0 0
某时刻 0.44 0.6 0.6
z左边倒 0.44+1.2 0 0 c(CH3OH)=0.44+1.2=1.64mol/L
到平衡反应浓度 △c △c/2 △c/2
平衡浓度 0.44-△c △c/2 △c/2
△c ="1.6mol/L " 平衡,时CH3OH的物质的量浓度 0.04mol/L
该时间内CH3OH的化学反应速率为0.16mol/(L·min)
略
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