- 化学平衡
- 共20016题
哈伯因发明了氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年的诺贝尔化学奖,
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下图表示某温度时,向1L容器中加入1mol氮气,3mol氢气,该反应在110S内反应进行的程度:
(1)此反应在50~60s时化学平衡常数为K1 = (列出计算式不用试算)。
(2)反应进行到60s时,改变的条件可能是 。
在该条件下,氮气的化学反应速率 。(填“变小”、“变大”或“不变”)
(3)该反应在80s后化学平衡常数为K2,则K1 K2(填“>”、“<”或“=”),此时氮气的转化率为 。
(4)若在110s后向该平衡体系中再加入1mol氨气,则再次达平衡后,氨气在平衡体系中的体积分数 。(填“变小”、“变大”或“不变”)
正确答案
(1)(2) C 变大 (3) > 20% (4)变大
试题分析:(1)50~60s时,反应达到平衡状态。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
始(mol· L-1) 1 3
变(mol· L-1) 0.25 0.75 0.5
平(mol· L-1) 0.75 2.25 0.5
K==
。
(2)60-80s时c(NH3)减小,后又达到平衡状态。催化剂对平衡移动无影响,A错误;扩大容器体积,c(NH3)瞬间减小,与原平衡不连续,B错误;升高温度,平衡向左移动,c(NH3)减小,C正确;减小氨气浓度,c(NH3)先减小先增大,D错误。
(3)该反应是放热反应,温度越高,K越小。80s后,c(NH3)=0.4mol·L-1,转化的N2为0.2mol,N2转化率为0.2。
(4)平衡后再加氨气,相当于定温定容时再充入N2和H2,等效于增大压强,平衡向右移动,氨气在平衡体系中体积分数增大。
点评:平衡常数与温度有关。
(14分)已知A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平,现以A为主要原料合成一种具有果香味的物质E,其合成路线如下图所示。
请回答下列问题:
(1)写出A的电子式
B、D分子中的官能团名称分别是 、 。
(2)写出下列反应的化学方程式,并注明反应类型:
① ;反应类型: ;
② ;
④ ;反应类型: ;
(3)生成乙酸乙酯的反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,反应一段时间后,就达到了该反应的限度,即达到化学平衡状态。下列描述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填序号) 。
①单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol水
②单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol乙酸
③单位时间里,消耗1mol乙醇,同时消耗1mol乙酸
④生成物中乙酸乙酯的物质的量不再变化
正确答案
(1),羟基,羧基
(2)①CH2=CH2 +H2O → CH3CH2OH 加成反应
②2 CH3CH2OH+O2 2 CH3CHO + 2H2O
④CH3COOH + CH3CH2OHCH3COOCH2CH3 + H2O 取代反应(酯化反应)
(3)②④
已知A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平,所以A是乙烯。乙烯含有碳碳双键,能和水发生加成反应生成乙醇,即B是乙醇。乙醇含有羟基,能发生催化氧化生成乙醛,乙醛继续被氧化生成乙酸。乙酸含有羧基,能和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯。
(3)在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态,所以④正确。①③中反应速率的方向是相同的,所以不能说明已经达到平衡状态;②中反应速率的方向是相反的,且反应速率之比满足相应的化学计量数之比,②正确,答案选②④。
(10分)在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)。已知加入1 mol H2和2 mol Br2时,达到平衡后生成a mol HBr(见下表的“已知”项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的含量不变,对下列编号(1)~(3)的状态,填写表中的空白。
正确答案
(1)2a (2)0 0.5 (3)2(n-2m) a(n-m)
等温、等容下的“等效平衡”
H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)(因反应前后,气体系数相等,则压强不影响该平衡移动)
已知 1 2 0
(1) 2 4 0 ,相当于两个已知,则平衡时n(HBr)="2a" mol;
(2)平衡时n(HBr)="0.5a" mol,
也与已知比,则起始态可以依次是0.5 1 0,或相当于0 0.5 1;
(3)设依次为:x、y
(m+0.5x)∶(n+0.5x)∶y=1∶2∶a,得:x=2(n-2m),y=(n-m)a。
在一定温度下,在容积不变的容器中通入2mol氮气和8mol氢气及固体催化剂,使之反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=" " -92.2KJ·mol-1,已知:平衡时容器内气体的压强为开始的80%.
(1)平衡时容器内氨气的体积分数 __
(2)反应达到平衡状态时,放出的热量为 __
A 小于92.2KJ B等于92.2KJ C 大于92.2KJ D 以上可能都存在
正确答案
25% B
略
右图表示800℃时,A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况,t是达到平衡状态的时间。试回答:
(1)该反应的反应物是 。
(2)该反应的化学方程式是: 。
(3)若达到平衡状态的时间为2min,则A的平均速率是 。
正确答案
(1)A (2)3A 3C + B (3)0.01
试题分析:(1)根据图像可知,A物质的浓度降低,所以A物质是反应物。
(2)平衡时A的浓度减少了2.4mol/L-1.2mol/L=1.2mol/L,B和C的浓度分别增加了0.4mol /L和
1.2mol/L,则根据浓度的变化量之比是相应的化学计量数之比可知,反应的化学方程式是3A 3C + B。
(3)反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,则A的平均速率是1.2mol/L÷2min=0.6mol/(L·min)。
点评:该题是中等难度的试题,试题基础性强,在注重对学生基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生答题能力的培养。有利于调动学生的学习兴趣,提高学生应试能力和学习效率。该题的关键是在明确图像中曲线变化的基础上,灵活运用即可。
计算题:(7分)(要求写出计算过程)现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) 已知c(SO2)始=0.4mol/L,c(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19,试判断:
(1)当SO2转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态,若未达到,哪个方向进行?
(2)达平衡状态时, SO2的转化率应为多少?
正确答案
(1) 0.22/ 0.22×0.9=1.1<K=19 未达到平衡,向正方向进行。(3分)
(2)(4分) 2SO2 + O2 2SO3
起始浓度(mol/L) 0.4 1 0
转化浓度(mol/L) 2x x 2x
平衡浓度(mol/L) (0.4-2x) (1-x) 2x
依据平衡常数的定义,则:
解得:x=0.16(mol/L)
SO2的转化率应为: 2×0.16/0.4×100%=80%
(1)用浓度熵判断:QC= 0.22/ 0.22×0.9=1.1<K=19 未达到平衡,向正方向进行。(3分)
(2)(4分)列出三段式,用平衡常数解。
2SO2 + O2 2SO3
起始浓度(mol/L) 0.4 1 0
转化浓度(mol/L) 2x x 2x
平衡浓度(mol/L) (0.4-2x) (1-x) 2x
依据平衡常数的定义,则:
解得:x=0.16(mol/L)
SO2的转化率应为: 2×0.16/0.4×100%=80%
将6 mol A、3 mol B充入容积为1 L的密闭容器中,进行如下反应:2A (g)+ B (g)
2C (g)。经60 s后反应达到平衡,此时容器内压强为起始时压强的0.8倍,试计算:
(1)用A表示的反应速率;
(2)B的转化率;
(3)平衡时C的物质的量浓度。
正确答案
略
有甲、乙两个容积均为1 L的密闭容器,在控制两容器的温度相同且恒定的情况下进行反应:2A(g)+B(g) xC(g),①向甲中通入4 mol A、2 mol
B,达平衡时测得其中C的体积分数为40%;②向乙中通入1 mol A、0.5 mol B和3 mol C,平衡时测得C的体积分数为W%。试回答:
(1)若乙W%=40%,且建立平衡的过程中乙压强有变化,则x= 。
(2)若乙W%=40%,且平衡时甲、乙压强不同,则乙平衡时c(A) = 。
(3)若x=4,则W% 40% (填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
略
(1)2 s 时体系内的压强为开始时压强的多少倍?
(2)平衡体系中含N2O4的物质的量为多少?
(3)问2 s时以N2O4的浓度表示的平均反应速率是多少?
正确答案
(1)1.1(2)0.2 mol (3)0.005 mol·L—1·S—1
N2O4 2NO2
起始量 0.5 mol 0
变化量 amol 2amol
平衡量 (0.5-a)mol 2amol
2amol/5L=0.02mol/L,则a=0.05mol,(0.5+a)/ 0.5=0.55/0.5=1.1
(2) N2O4 2NO2
起始量 0.5 mol 0
变化量 amol 2amol
平衡量 (0.5-a)mol 2amol
(0.5+a)/ 0.5="1.6 " a=0.3mol,n(N2O4)平=" (0.5-a)mol=(0.5-0.3)mol=0.2" mol
(3)2 s时以N2O4的浓度表示的平均反应速率为(0.05mol/5L)/2s="0.005" mol·L—1·S—1
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH="-92.4" kJ·mol-1。请回答:
(1)合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是 (填字母)。
a.用铁触媒加快化学反应速率 b.采用较高压强(20MPa~50MPa)
c.将原料气中的少量CO等气体净化除去d.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
(2)一定温度下,在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。若容器容积恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的,则N2的转化率a1= ,此时,反应放热 kJ;
正确答案
(1)bd(3分) (2)25%(3分) 23.1 kJ(3分)
(1)铁触媒是催化剂,不影响化学平衡, CO破坏催化剂,与平衡无关,故选bd
(2) N2(g ) + 3H2(g)2NH3(g);
起始量 1 mol 3 mol 0 mol
变化量 amol 3amol 2amol
平衡量 (1-a)mol (3-3a)mol 2amol
由题意可得:(4-2a)/4=7/8,得a=0.25,
则N2的转化率a1=25%,反应放热为0.25×92.4="23.1" kJ
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