- 化学平衡
- 共20016题
(8分)氮是地球上含量较丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、日常生活中有着重要作用。
(1)右图是1mol NO2(g)和1mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式 。
(2)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
完成下列问题:
①比较K1、K2的大小:K1 K2(填“>”、“=”或“<”)。
②判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填序号)。
正确答案
略
(9分)已知T℃、p kPa时,往容积可变的密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y,此时容积为VL。保持恒温恒压,发生反应:2X(气)+Y(气)2Z(气),达到平衡时,平衡气中Z的体积分数为0.4。试回答下列有关问题:
(1)使温度和压强在上述条件下恒定不变,再往上述密闭容器内充入4molZ,则反应达到平衡时,容器的容积为 ,平衡气中Z的体积分数为 。
(2)若另选一个容积固定不变的密闭容器,仍控制温度为T℃,使3molX和1.5molY反应,达到平衡状态时,平衡气中Z的体积分数仍为0.4,则该密闭容器的容积为 。
正确答案
(9分)(1)5V/6(3分)、0.4(3分)、1.25V(3分)
略
回答下列有关常数的问题
(1)Kw的数学表达式是Kw= ,温度升高Kw的变化情况是 (选填“变大”、“变
小”或“不变”)。
(2)K通常表示化学平衡常数,K值越大表示该反应进行得越 ,对于反应2NO2(g) N2O4(g),其化学平衡常K的数学表达式为
,式中c2(NO2)表示的意义是 。
(3)Ka通常表示弱酸的电离平衡常数,α通常称为电离度。对于某一元弱酸,当用蒸馏水稀释该酸时,溶液越稀,Ka的变化情况是 (选填“变大”、“变小”或
“不变”),α的变化情况是 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
正确答案
略
(18分)已知可逆反应CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g),
⑴写出该反应的化学平衡常数表达式:K= 。
⑵830K时,若起始时:c (CO2)=2mol/L,c (H2)=3mol/L,平衡时CO2的转化率为60%,氢气的转化率为 ;K值为 。
⑶830K时,若只将起始时c (H2)改为6mol/L,则氢气的转化率为 。
⑷若830K时,起始浓度c (CO2) =" a" mol/L,c (H2) =" b" mol/L,H2O的平衡浓度为c (H2O) =" c" mol/L,则:①a、b、c之间的关系式是 ;②当a = b时,a = c。
正确答案
⑴ (3分) ⑵40%(3分), 1(3分) ⑶25%(3分)
①c2=(a-c) (b-c) (3分) ② a=2c(3分)
试题分析:(1)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,则根据CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)可知,该反应的平衡常数表达式为:K═
。
(2)平衡时CO2的转化率为60%,则消耗CO2的浓度是2mol/L×0.6=1.2mol/L,所以根据反应式CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)可知消耗氢气的浓度是1.2mol/L,所以氢气的转化率为
×100%=40%。平衡时剩余CO2和氢气的浓度分别是0.8mol/L、1.8mol/L,生成CO和水蒸气的浓度均是1.2mol/L,所以该温度下反应的平衡常数K=
=
=1。
(3)830K时,若只将起始时c (H2)改为6mol/L,设消耗氢气的浓度为x,则
CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)
起始浓度(mol/L) 2 6 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
平衡浓度(mol/L) 2-x 6-x x x
所以根据平衡常数K可知=1
解得x=1.5
所以氢气的转化率为×100%=25%
(4)①若830K时,起始浓度c (CO2) =" a" mol/L,c (H2) =" b" mol/L,H2O的平衡浓度为c (H2O) =" c" mol/L,则
CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)
起始浓度(mol/L) a b 0 0
转化浓度(mol/L) c c c c
平衡浓度(mol/L) a-c b-c c c
所以根据平衡常数K可知=1
解得c2=(a-c) (b-c)
②当当a=b时,则根据c2=(a-c) (b-c)可知a=2c。
消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
(1)汽车内燃机工作时发生的反应N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时,向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min时反应达到平衡状态,此时容器中NO的物质的量是5 mol(不考虑后续反应)。则:
①5 min内该反应的平均速率ν(NO) = ;在T ℃时,该反应的平衡常数K = 。
② 反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是 (填序号)。
a.混合气体的密度 b.混合气体的压强
c.正反应速率 d.单位时间内,N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) △H =" —180.5" kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) △H =" +571.6" kJ·mol-1
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是
。
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时,反应2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
① 该反应的H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1>S2 ,在右图中画出c(NO) 在T1、 S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
正确答案
(16分)
(1)(共9分)① 0.2 mol·L-1·min-1(2分) 1.25(3分) ② c d(4分)
(2)(共3分)2H2(g) + 2NO(g)=N2(g) + 2H2O(l) △H = -752.1 kJ·mol-1
(3)(共4分)① <(2分)
②(2分)见图:
试题分析:(1)①由于c=n/V,各组分变化浓度之比等于系数之比,由此推断该反应体系中各组分的(起始、变化、平衡)浓度,则:
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
起始浓度(mol/L) 1.3 1.5 0
变化浓度(mol/L) 0.5 0.5 1
平衡浓度(mol/L) 0.8 1.0 1
根据平均反应速率的定义式,v(NO)==
=0.2mol/(L•min)
根据化学平衡常数的定义式,K==
mol2/L2≈1.25
②混合气体的密度等于混合气体总质量除以容器体积,由于该反应各组分都是气体,所以混合气体总质量始终保持不变,容器体积始终为5L,因此混合气体密度始终保持不变,且密度不变不能说明达到平衡,故a错误;由于N2(g)+ O2(g)2NO(g)的正反应是气体物质的量保持不变的反应,则混合气体总的物质的量始终不变,且容器内混合气体的压强始终不变不能说明达到平衡,故b错误;从反应开始达到平衡,反应物浓度逐渐减小,所以正反应速率逐渐减小,故c正确;单位时间内,N2和NO的消耗量之比就是正反应速率和逆反应速率之比,反应开始时,正反应速率最大、逆反应速率最小,此时N2和NO的消耗量之比最大,反应达到平衡时,正反应速率=逆反应速率,此时N2和NO的消耗量之比最小(为1/2),故d正确;
(2)根据盖斯定律,已知的前一个热化学方程式减去后一个热化学方程式,可以得到:2H2(g) + 2NO(g)=N2(g) + 2H2O(l) △H = -752.1 kJ·mol-1;(3)读图,两条曲线先后达到平衡,说明T2>T1,即升高温度,平衡时c(NO)增大,由于升温平衡向吸热方向移动,c(NO)增大说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应,△H<0;画图要点:S1变为S2,即减小催化剂表面积,反应速率减小,单位时间内NO的变化浓度减小,则T1、S2的曲线位于T1、S1曲线的右边;催化剂不能使平衡移动,所以NO的平衡浓度与T1、S1曲线相同,只是达到平衡的时间比T1、S1曲线增大。
(1)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入1mol N2和3mol H2,平衡后NH3的体积分数为a;若在恒温、恒容条件下向平衡体系中通入lmol N2和3mol H2,平衡后NH3的体积分数为b,则a b(填“大于”、“等于”、“小于”)。
(2)有一带有刻度的容器被一种特殊的隔膜分成左右两部分,如下图所示:
若该隔膜为阳离子交换膜(只允许阳离子自由通过),且将该膜固定在3处,左边充满滴有少量KSCN溶液的FeCl2溶液,右边充满酸性KMnO4溶液,一段时间后可观察到的现象:左 ,右 。(从下列选项中选择)
试写出右边产生该现象的离子方程式 。
正确答案
(1)大于(2分)(2)A(2分) C(2分)
5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(2分)
(1)反应向正向进行,恒温、恒压条件下,平衡时体积比原来要小,此时NH3的体积分数为a;若在恒温、恒容条件下,相当于在恒压条件下进行减压操作,减压平衡向逆向移动,平衡后NH3的体积分数要变小,b小于a。
(2)阳离子交换膜,只许亚铁离子透过半透膜,从左进入右端,同时发生Fe2+和MnO4-离子间的氧化还原反应,亚铁离子被氧化为三价铁离子,高锰酸根被还原为二价锰离子。左边溶液颜色几乎没影响,右端溶液颜色变浅。
点评:考察等效平衡,氧化还原反应等相关知识。
反应m A+n Bp C在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体,减压后正反应速率小于逆反应速率,则m、n、p的关系是
______ _________。
②若C为气体,且m + n = p,在加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向______方向移动。
③如果在体系中增加或减少B的量,平衡均不发生移动,则B肯定不能为_____态。
正确答案
m+n > P; 逆; 气
略
(9分) 如图所示,一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
上述可逆反应正反应为___________反应(填“放热”或“吸热”)。
在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2) =___________________________(用nB、tB表示)。
对处于E点的体系,改变外界条件使平衡向正反应方向移动时,下列有关该体系的说法正确的是______________________(填字母)。
正确答案
(共9分)
(1)放热(3分)
(2)2nB/3tBmol/(L·min)(3分)
(3)D(3分)
略
)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学方程式:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
回答下列问题:
⑴该反应化学平衡常数的表达式为K= 。
⑵该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
⑶能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
⑷某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)。试判断此时的温度为 ℃。
正确答案
⑴;⑵吸热;⑶BC;⑷830。
⑴结合反应平衡常数的含义得:;⑵化学平衡常数K和温度t的关系表知,随着温度升高,平衡常数增大,则正反应为吸热反应;⑶反应方程式前后系数相等,压强始终不变,不能判断平衡是否达平衡状态,而B说明“定”,C说明“等”,二者均可判断已达平衡状态,D只是浓度相等,并不是浓度保持不变,故它不能判断反应已达平衡状态。⑷c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),说明平衡常数K为1,即对应的温度是830℃。
溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料组燃剂等,回答下列问题:
(1)海水提溴过程中,向浓缩的海水中通入 ,将其中的Br - 氧化,再用空气吹出溴;然后用碳酸钠溶液吸收溴,溴歧化为Br-和BrO3-,其离子方程式为 。
(2)溴与氯能以共价键结合形成BrCl。BrCl分子中, 显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为 。
(3)CuBr2分解的热化学方程式为:
2CuBr2(s)="2CuBr(s)+" Br2(g) △H=+105.4kJ/mol-1
在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66×103Pa。
①如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为 。
正确答案
(1)Cl2 3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+ BrO3-+6HCO3-
(2)Br BrCl+H2O="HCl+HBrO"
(3)①增大 ②2.33×103Pa 2)≤4.66×103Pa (1)通入氯气,把溴离子氧化为溴单质;溴在碳酸钠溶液的歧化可把反应理解为,溴与水发生歧化,产生H+的被碳酸钠吸收。 (2)溴的非金属性弱于氯的,故溴显正电性;与Cl2与H2O类似,BrCl与水发生反应的化学方程式为:BrCl+H2O=HCl+HBrO。 (3)①升高温度,平衡向吸热反应方向移动,因而可提高p(Br2);②体积增大一倍时,p(Br2)降为原来的一半,即2.33×103Pa,减压使平衡向气体体积数增大的方向移动,因而会大于2.33×103Pa;若反应物足量,可平衡恢复到原有的p(Br2)。
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