- 化学平衡
- 共20016题
T℃时,A、B、C三种气体在反应过程中的浓度变化如图1所示,若保持其它条件不变,温度分别为T1℃和T2℃时,B的浓度变化与时间的关系示意图如图2所示。
请回答下列问题:
(1)该反应的化学反应方程式是:
(2)比较大小:
A和B的转化率A B,原因是
温度的高低T1 T2,判断依据是
(3)若其它条件不变,反应进行到(t1+10)min时,A的浓度为
正确答案
(6分)每空1分 (1)A(g) + 3B(g)2C(g) (不写(g)不扣分)
(2)小于(或<) 加入的A、B浓度比(5:7或1:1.4)大于参加反应的A、B浓度比(1:3)(其它答案合理均可得分)
高于(或>) 从图2判断,T1时,达到平衡的时间短,说明反应速率快,所以温度高(其它答案合理均可得分)
(3)0.3mol·L—1
试题分析:(1)由图(Ⅰ)可知,A和B的物质的量浓度减小,C的物质的量浓度增加,则A、B为反应物,C为生成物,由反应的浓度的变化之比等于化学计量数之比可得:△c(A):△c(B):△c(C)=0.2mol/L:0.6mol/L:0.4mol/L=1:3:2,则反应的化学方程式为A+3B2C。
(2)由于加入的A、B浓度比(5:7或1:1.4)大于参加反应的A、B浓度比(1:3),即相当于是增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,所以提高B的转化率,即A的转化率低于B的转化率。从图2判断,T1时,达到平衡的时间短,说明反应速率快,所以温度高,因此稳定是T1>T2。
(3)根据图像可知,反应进行到T1时反应就已经达到平衡状态,所以若其它条件不变,反应进行到(t1+10)min时,A的浓度为不变,仍然是0.3mol/L。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。解答该题时注意分析图象的曲线变化特点,由图象得出反应的化学方程式为解答该题的关键。难点是A和B转化率的定性分析,另外A和B转化率的判断,也可以通过定量计算进行判断。
(8分)在一定条件下,将3molA 和1mol B 两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+ 2D(g)。2min末该反应达到平衡,生成0.8mol D ,并测得C的浓度为0.2mol·L-1。请填空:
(1)x=__________(有过程)
(2)温度降低,K值增大,则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)B的转化率为_____ ____(有过程)。
(4)能判断该反应达到平衡状态的依据是________(填编号)
正确答案
(1) 1 (2)放热 (3)40% (4)BC
(1)C的浓度为0.2mol·L-1,则生成C是0.4mol。根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知,x=1。
(2)温度降低,K值增大,说明平衡向正反应方向移动,所以正反应是放热反应。
(3)根据方程式可知,消耗B是0.4mol,所以B的转化率是0.4mol÷1.0mol×100%=40%。
(4)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。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,A不正确。根据方程式可知,反应是体积减小的,所以压强也是减小的,因此选项B正确。C中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。D中反应速率的方向是相同的,不正确。答案选BC。
(11分)
(Ⅰ)有可逆反应A(g) + 3B(g) 2C(g) △H<0
(1)已知该反应的平衡常数表达式:K=[C]2/[A][B]3 ;升高温度,平衡常数K将_______________(填“增大”,“减小”,“不变” )。([X]表示相应物质的浓度)
(2)一定条件下,该反应达平衡后,保持其他条件不变,再充入C气体,20 min后又达新平衡。试推测,与原平衡状态相比,第15 min时,V正_______(填“增大”,“减小”,“不变” ),V逆______(填“增大”,“减小”,“不变” )。
(3)该反应的速率与时间的关系如下图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,请指出改变了什么条件(例如:减小生成物的浓度)
t2时_________ ___;t4时______ _____;t6时___ _______;t8时_______ ____。
(Ⅱ)、一定温度下在体积为5 L的密闭容器中发生可逆反应。
若某可逆反应的化学平衡常数表达式为
(1)写出该反应的化学方程式: ;
(2)能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
E. 消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
正确答案
(1) 减小(1分) (2)增大 增大 (2分)
(3)升高温度 减小压强 增大反应物浓度 使用了催化剂 (4分)
(Ⅱ)(1)(2)
(Ⅰ)(1)反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。
(2)增大生成物浓度,正逆反应速率都是增大的。
(3)t2时正逆反应速率都是增大的,但平衡向逆反应方向移动,所以改变的条件是升高温度。t4时正逆反应速率都是减小的,但平衡向逆反应方向移动,所以改变的条件是减小压强;t6时正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动,所以改变的条件是增大反应物浓度;t8时,正逆反应速率都是增大的,但平衡不移动,所以改变的条件是使用了催化剂,
(Ⅱ)(1)根据平衡常数的表达式可知,方程式为C+H2O(g)H2+CO。
(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B正确。E中反应速率的方向是相同的,不正确。反应前后条件减小,所以压强也是减小的,D正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终是不变的,但质量是变化的,所以C正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量和物质的量都是变化的,所以A可以说明。答案选ABCD。
(共8分)在恒温恒容的密闭容器中通入1mol N2和Xmol H2发生如下反应:N2+3H22NH3。达到平衡后,测得反应放出的热量为18.4kJ,混合气体的物质的量为3.6mol,容器内的压强变为原来的90%。
(1)起始时充入H2的物质的量为 mol,氢气的转化率为 ;
(2)该反应的热化学方程式为 ;
(3)若起始时加入N2、H2、NH3的物质的量分别为a、b、c,达到平衡时各组分物质的量与上述平衡相同。若维持反应向正方向进行,则起始时c的取值范围是 。
正确答案
(1)3 20%
(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.0kJ/mol (3) 0 mol≤c<0.4mol
(1)因为压强之比是物质的量之比,所以反应前气体的物质的量是3.6mol÷0.9=4.0mol,因此氢气的物质的量是4mol-1mol=3mol。设消耗氮气的物质的量是amol,则消耗氢气是3amol,生成氨气是2amol,因此有1.0mol-amol+3.0mol-3amol+2amol=3.6mol,解得a=0.2mol,所以氢气的转化率是。
(2)由(1)可知消耗0.2mol氮气,放出的热量是18.4kJ,因此消耗1mol氮气放出的热量就是18.4kJ×5=92.0kJ,所以热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.0kJ/mol。
(3)根据(1)可知,平衡时生成氨气是0.4mol,所以要使反应向正方向进行,则起始时c的取值范围是0 mol≤c<0.4mol。
(4分)已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B,保持恒温恒压下反应:A(g) + B(g) C(g) △H<0。达到平衡时,C的体积分数为40%。试回答有关问题:
(1)升温时,C的反应速率_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)。
(2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡_______。
(3)若使温度、压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器中充入2mol A和2 mol B,则
反应达到平衡时,C的体积分数为_______;容器的容积为_______。
正确答案
(1) 加快(2)D(3)40%(4)10V/7
试题分析:(1)升高温度,反应速率增大。
(2)根据阿伏伽德罗公式,体积不变,压强的增大,可以使直接加压增大压强,也可以是通过增大气体的物质的量从而增大压强。对于第二种方法,若以等比例的物质的量加入,则气体压强增大,但从等效平衡的角度看,则平衡不发生移动,因此压强增大,平衡不一定移动,故答案选D。
(3)使温度、压强在上述条件下恒定不变,则达到的平衡与题干的平衡互为等效平衡,因此C的体积分数保持不变,为40%。
点评:此题考查了化学平衡、反应速率、等效平衡等相关知识。
①对于化学平衡的移动,应考虑正逆反应速率的相对大小。平衡的移动是由反应速率的相对大小决定的。
②无论是吸热反应还是放热反应,升高温度,反应速率均增大。
(11分)已知2NO2(g)N2O4(g) ΔH(298K)=-52.7kJ·mol-1,某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响,做了如下两组实验:
Ⅰ.该小组的同学取了两个烧瓶A和B,分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中(如图所示),然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体。
请回答:
(1)A中的现象 ,B中的现象 ;
(2)由此可知,降低温度,该化学平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动;
(3)该化学反应的浓度平衡常数表达式为 ,升高温度,该反应中NO2的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3NO2气体,将针筒前端封闭。
(1)将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处,此时气体的颜色变深,一段时间后气体颜色又变浅了,但仍比第一支针筒气体的颜色深。
①推进针筒后颜色变深的原因是 ;
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是 ;
③由此实验得出的结论是 。
(2)将第三支针筒活塞快速拉至20cm3处,该同学观察到的现象是 ;
在此过程中,该反应的化学平衡常数将 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),NO2的转化率将 。
正确答案
(1)气体颜色加深 气体颜色变浅
(2)正(1分)
(3) 减小
Ⅱ.(1)①气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深
②增大压强,减小气体的体积,平衡向正反应方向移动
③增大压强,化学平衡向气态物质系数减小的方向移动
(2)气体的颜色先变浅,一段时间后又变深,但仍比第一支针筒气体的颜色浅
不变 减小
试题分析:(1)A中温度升高,平衡逆移,生成更多的二氧化氮气体,因此A中的颜色加深。而B中则刚好相反。
(2)降低温度,平衡向放热反应的方向移动。
(3)平衡常数表达式。升高温度,平衡逆移,故NO2的转化率变小。
Ⅱ.(1)①推进针筒,使得气体体积减少,浓度增大,因此颜色加深。
②一段时间后,由于压强增大,平衡正移,因此颜色会变浅。
③此实验中主要是对压强的改变,因此可以得出的结论即为压强对平衡移动的影响。
(2)第三支针筒活塞快速拉至20cm3处,则此时体积增大,浓度减小,颜色变浅;而体积增大,压强减小,平衡逆移,故一段时间后,气体的颜色加深,且NO2的转化率变小。而对于平衡常数则不变。
点评:本题以NO2与N2O4的相互转换为载体,考查了压强对化学平衡移动的影响。
①增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动。
②对于由气体参与的反应,增大压强,反应速率增大,但平衡不一定发生移动。
③化学平衡常数只与温度和化学方程式有关,与平衡移动无关。
(4分)在一定温度下,固定容积的2L容器内某一反应中M、N的物质的量浓度随反应时间变化的曲线如图所示:
(1)____________时(填t1、t2或者t3),正、逆反应速率相等,化学反应达到了平衡状态。
(2)该反应的化学方程式为_____________________。
正确答案
t3 2NM
(1) t3 时MN的物质的量不再发生变化,所以反应达到平衡状态;
(2)反应进行到 t1时,N的物质的量减少2mol,M的物质的量正价1mol,所以根据变化量之比时相应的化学计量数之比可知,方程式为2NM。
(10分)将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
(1)某温度下将等物质的量的CH4和H2O(g)充入密闭容器中,使容器体积为2L,控制容器体积不变,3min时反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.20mol,求①3min内H2的生成速率②CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。(需有计算过程)
(2)若和(1)相同的初始条件,但在恒压条件下进行该反应,则达平衡时,CH4的转化率与(1)的比较,是( )
正确答案
(1)设CH4的物质的量浓度为xmol/L
(2)A
(1)考查可逆反应的有关计算,已被采用三段式。
(2)由于反应是体积增大的可逆反应,所以反应(1)中的压强在反应过程中始终大于反应(2)。但压强大,平衡向逆反应方向移动,转化率降低,所以答案选A。
Ⅰ.(6分)把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中,使它们发生如下反应:4X(g)+5Y(g)===nZ(g)+6W(g);2 min末已生成0.3 mol W,若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·(L·min)-1。试计算:前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为 ;2 min末时Y的浓度为 ;化学方程式中n的值是________。
Ⅱ.(8分)将64g铜与200mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为22.4L。请回答:
(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+ 全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 mol·L-1。(用含a、V的的式子表示)
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要往其中加入25%的双氧水 g。
(已知:2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O; NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O)
正确答案
Ⅰ.0.05mol.L-1.min-1 0.175 mol.L-1 4
Ⅱ. (1)11.2 11.2 (2)(aV﹒10-3+1)/0.2 (3)136
Ⅰ.4X(g)+5Y(g)===nZ(g)+6W(g) n=4
0.4mol 0.6mol 0 0
0.2mol 0.25mol 0.2mol 0.3mol V(X)= 0.05mol.L-1.min-1
0.2mol 0.35mol 0.2mol 0.3mol V(Y)=" 0.175" mol.L-1
Ⅱ.3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
xmol 2/3xmol Ymol 2ymol
x+y=1 2/3x +2y=1 x=0.75mol y=0.25mol
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O; NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
由守恒法算出n(HNO3)= (aV﹒10-3+1)mol
(8分)在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= 。已知:>
,则该反应是 热反应。
(2)右图中表示NO2的变化的曲线是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a. v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆 (NO)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动是 。
a.及时分离除NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
正确答案
略
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