- 化学平衡
- 共20016题
(共8分)在密闭容器中加入等浓度的CO与H2O,T ℃时发生如下反应:
CO(g) + H2O(g) CO2 + H2(g) ΔH< 0
已知CO的浓度变化如图所示。
(1)从0~4 min,该反应的平均速率v(CO)= mol/(L·min)。该反
应的平衡常数为 。
(2)为了增大CO的转化率,可以采取的措施有 。
a.增大反应物中CO的浓度
b.降低反应温度
c.将密闭容器体积压缩至一半
d.加入适宜的催化剂
(3)若不改变反应温度和反应物中CO的起始浓度,使CO的转化率达到90%,则水
蒸气的起始浓度至少为 。
正确答案
(共8分)
(1)0.03 2.25
(2)b
(3)0.90 mol/L
略
下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:K=
它所对应反应的化学方程式为 。
已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应的平衡常数如下:
C(s)+CO2(g) 2CO(g),K1
CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),K2
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),K3
则K1、K2、K3之间的关系为 。
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:
该反应的逆反应方向是 反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时CO的转化率为 。
(3)对于反应N2O4(g)2NO2(g);△H=Q(Q>0),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。
A.两种不同的温度比较:T1 > T2
B.A、C两点的反应速率:A
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法实现
(4)如右图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含量,从而确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g) 2N2(g) + 3H2O(g)
以下说法正确的是(注:脱氮率即氮氧化物转化率)
A.上述反应的正反应为吸热反应
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
D.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮
正确答案
(1)(2分)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K3=K1?K2
(2)(2分)吸热,75% (各1分)
(3)(2分)B、D (一个1分,错一个扣2分)
(4)(2分)D
(1)平衡常数的定义为:可逆反应达到平衡后,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。所以,由平衡常数表达式K=可知:对应的方程式为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);
由方程式C(s)+CO2(g) 2CO(g),K1①;CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g),K2②;
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),K3 ③;得将①+②=③,即可知K1、K2、K3之间的关系为K3=K1?K2;
(2)由表中平衡常数与温度的关系:温度越高K越小,即可知逆反应方向的反应为吸热反应;
由方程式:CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g),
起始浓度:0.020mol/L 0.020mol/L 0 0
变化浓度: x x x x
平衡浓度:0.020-x 0.020-x x x
500℃时平衡常数K=9=;平衡时CO的转化率
;
(3)由方程式N2O4(g)2NO2(g);△H=Q(Q>0),温度越高,NO2(g)的含量越高,即T2 > T1,A错;相同温度下,压强越大,体积越小,气体的浓度越高,反应速率越快,所以A、C两点的反应速率:A
(4)由于反应为:NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g) 2N2(g) + 3H2O(g),由图像可知,相同条件下,开始时随温度的升高脱氮率逐渐增大,后随温度的升高脱氮率逐渐减小;最高点表示达到平衡状态,平衡后再升高温度脱氮率反而是减小的,所以,该反应的正反应方向为放热反应,A错;该反应为非等体积反应,压强的改变必须会影响脱氮率,所以B错;曲线①、②最高点表示反应达到平衡状态,C错;由图形分析可知催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮,D正确;
非金属元素氮有多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等。
(1)对反应N2O4(g)2NO2(g),ΔH=+57 kJ/mol在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是__________
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
C.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(2)在100℃时,将0.400mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:
①在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为_____。
②该反应的平衡常数K的值为2.8;若100℃时的某时刻测得c(NO2)=1.00mol/L,c(N2O4)=0.20mol/L,则该时刻的v正________v逆(填“>”、“<”或“=”),升高温度后,反应2NO2N2O4的平衡常数K将_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol/L。
④计算③中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为____________。(结果保留小数点后一位)
(3)肼(N2H4)通常是航天航空的重要燃料,我们常用的一种肼燃料电池,是以肼与氧气的反应为原理设计的,其电解质溶液是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式________________________。
正确答案
(1)D
(2)①0.0025 mol·(L·s)-1;②>;减小;③0.10; ④57.5
(3)H2N-NH2+4OH--4e- = N2↑ + 4H2O
高炉炼铁中发生的基本反应之一:FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g);正反应吸热
(l)已知1100℃时K=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比______,平衡常数K值______.(均填增大、减小或不变)
(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)═0.1mol/L,此时化学反应速率是v(正)______v(逆)(填=、>或<)
(3)在如图中画出在某时刻条件改变后的图象(其他条件不变).t1:增大CO的浓度t2:降低温度.
正确答案
(1)该反应正反应是吸热反应,温度升高平衡向正反应方向移动,CO2的物质的量增大、CO的物质的量减小,故到达新平衡是CO2与CO的体积之比增大,平衡常数k增大,
故答案为:增大;增大;
(2)此时浓度商Qc==0.25,小于平衡常数2.63,故反应不是平衡状态,反应向正反应进行,v(正)>v(逆),
故答案为:>;
(3)(3)t1:增大CO的浓度,瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动;
t2:降低温度,瞬间正、逆反应速率都低于增大CO的浓度到达平衡时的速率,正反应为吸热反应,平衡向逆反应方向移动,正反应速率降低更大,图象为:,
故答案为:.
红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成
l mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是_______________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是_______________________________。上述分解反应是一个可逆反应。温度Tl时,在密闭容器中加入0.80mol PCl5,反应达平衡时PCl5还剩0.60mol,其分解率al等于_____________;若反应温度由Tl升高到T2,平衡时PCl5的分解率为a2,a2_________ al(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行,先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3,然后降温,再和Cl2反应生成PCl5。原因是____________________________。
(4)P和Cl2分两步反应生成1mol PCl5的△H3 = ________________,一步反应生成1mol PCl5的△H4
______△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是:____________________________。
正确答案
(1)P(s)+Cl2(g)=PCl3(g) △H=-306kJ·mol-1
(2)PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) △H=+93kJ·mol-1;25%;大于
(3)两步反应都放热反应,降温有利于提高产率,防止产物分解
(4)-399kJ·mol-1;等于
(5)PCl3+4H2O==H3PO4+5HCl
以下是反应在不同条件下进行时的SO2转化率
从上表中你得到的启示?
(1)关于可逆反应的限度:______________。
(2)提高该化学反应限度的途径有:_______________________。
(3)要实现SO2的转化率为93.5%需控制的反应条件是____________________。
正确答案
(1)可逆反应中的反应物不能全部转化成生成物(或可逆反应中的逆反应速率与正反应速率相等时,生成物和反应物的浓度不再改变,该反应就达到了一定的限度;或改变反应条件可以改变化学反应限度等)
(2)增大压强或在一定范围内降低温度
(3)温度为500℃,压强为0.1MPa
在一定条件下,可逆反应:aA+bBcC达到平衡,若:
(1)A、B、C都是气体,减少压强,平衡向正反应方向移动,则a+b和c的关系是______________。
(2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为_____________态。
(3)A、C是气体,而且a+b=c,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是______________。
(4)加热后,可使C的质量增加,则正反应是___________反应(填“放热”或“吸热”)。
正确答案
(1)a+b<c
(2)固或液
(3)逆反应方向(或向左移动)
(4)吸热
自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。
(1)已知反应N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180KJ/mol 其他条件相同时,在不同的温度下分别发生该反应。已知1538℃时,NO的产率随时间变化如图所示,请补充完成2404℃时NO的产率随时间变化的示意图。
(2)①2404℃时,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数为64,在容积为1.0L的密闭容器中通入2mol N2和2mol O2,计算反应N2(g)+O2(g)
2NO(g)达到平衡时N2的转化率。(此温度下不考虑O2与NO的反应。要求写出计算过程,计算结果保留两位有效数字)
②其他条件不变的情况下,将容器的体积压缩到原来的一半,对平衡体系产生的影响正确的是:________(填字母)。
A.c(N2)增大
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.NO的物质的量增加
D.重新平衡时c(N2)/ c(NO)不变
(3)在一定条件下,N2在催化剂表面与水反应,相应的热化学方程式如下:2N2(g)+6H2O(1) =4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530kJ/mol
则氨气与氧气催化氧化生成一氧化氮和水的热化学方程式为_____________________。
正确答案
(1)
(2)① 设NO的平衡浓度为x
N2的转化率为80%
②AD
(3)4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(1) △H=—1170 kJ·mol-1
硫及其化合物在国民生产中占有重要的地位。
(1)为实现废旧印刷线路板综合利用,可用H2O2和稀H2SO4的混合液溶解处理产生的铜粉末,以制备硫酸铜。已知:
①
②
Cu与H2O2和稀H2SO4的混合液反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为__________;当有1molH2O2参与反应时,转移电子的物质的量为_________ mol。
(2)硫酸工业生产中涉及如下反应:。一定条件下,SO2的平衡转化率和温度的关系如图所示。该反应的ΔH _______0(填“>”或“<”)。反应进行到状态D时,v正________ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某温度时,将4molSO2和2molO2通入2L密闭容器中,10min时反应达到平衡状态,测得
SO3的浓度为1.6mol/L,则0~10min内的平均反应速率v(SO2)=______,该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=_________。
正确答案
(1);2
(2)<;>
(3)0.16mol·L-1·min-1;80L·mol-1
在一个固定体积的密闭容器中,向容器中充入2 mol A和1 mol B,发生如下反应:
2A(g) + B(g) 3C(g) + D(s),反应达到平衡时C的浓度为1.2 mol/L。
(1)若使容器温度升高,平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小,则正反应为_______ (填吸热或放热)反应。
(2)若维持容器体积和温度不变,按下列方法加入起始物质,达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L的是_________(用序号填空)
①4 mol A+2 mol B
②3mol C+1 mol D+l mol B
③3 mol C+2 mol D
④1.6 mol A+0.8 mol B+0.6 mol D
(3)向容器中加入3 mol C和0.8 mo1 D,反应达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L,则容器的容积V应大于_________L,小于________L。
正确答案
(1)吸热
(2)③
(3)0.5; 2.5
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