- 化学平衡
- 共20016题
在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO。在一定条件下，发生如下反应
(1)以H2的浓度变化表示该反应的速率。
(2)达平衡时CO的转化率。
正确答案
(1) V(H2) = 0.8moL·L-1·min-1 (2) 50％
略
燃煤废气、汽车尾气中的氮氧化物（NOx）、一氧化碳等有害气体，常用下列方法处理，以减少对环境的污染。
（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝-574 kJ·mol-1
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝-1160 kJ·mol-1
则1molCH4将NO2还原为N2的反应热为 ；
（2）除氮氧化物及CO外，汽车尾气中
（3）平衡常数K的数值大小，是衡量化学反应进行程度的标志，K的数值越大，化学反应的限度越大，反应物反应的越充分。在25℃时，下列反应的平衡常数如下：
N2(g)＋O2(g)
2H2(g)＋O2(g)
2CO2 (g)
②关于以上反应，下列说法正确的是
③基于环保法规，要求改装汽车尾气处理装置，达到使氮氧化物（NO）、一氧化碳转化为无污染、可排放的气体的目的。改装的方法主要是加入有效催化剂，请你根据以上有关数据分析，在不改变其它条件的情况下，可使用催化剂除污染气体的原因： 。
正确答案
（12分）
（1）—868 kJ·mol－1（2分） （2）CxHy+(x+y/4)NO2
③反应2CO＋2NO＝2CO2＋N2的K＝1/K1K2＝2.5×10121，K数值很大，反应进行完全，若使用合适催化剂加快反应速率，可以除去污染气体（3分）
略
溶液中，反应A＋2B
＝0.100 mol/L、c(B)＝0.200 mol/L及c(C)＝0 mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如图所示。
请回答下列问题：
(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：
② ；
③ 。
(2)实验②平衡时B的转化率为 ；实验③平衡时C的浓度为 。
(3)该反应的ΔH 0，其判断理由是 。
(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：
实验②：v(B)＝ 。
实验③：v(C)＝ 。
正确答案
(1)②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变 ③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4) 0.06 mol/L；
(3)＞ 升高温度向正方向移动，故该反应是吸热反应
(4)0.014 mol(L·min)－1 0.0089 mol(L·min)－1
(1)②使用了(正)催化剂；理由：因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而②比①所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂；③升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于③和①相比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是改用催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率的。
(2)不妨令溶液为1 L，则②中达平衡时A转化了0.04 mol，由反应计量数可知B转化了0.08 mol，所以B转化率为40%(或0.4)；同样在③中A转化了0.06 mol，则生成C为0.06 mol，体积不变，即平衡时c(C)＝0.06 mol/L。
(3)ΔH＞0；理由：由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，ΔH＞0。
(4)从图上读数，进行到4.0 min时，实验②的A的浓度为：0.072 mol/L，则Δc(A)＝0.10－0.072＝0.028 mol/L，v(A)＝
1体积SO2和3体积空气混合后，在450℃以上通过V2O5催化剂发生如下反应：2SO2(气)+O2(气)
正确答案
80
由阿伏加德罗定律的推论可知：
设参加反应的SO2为x体积，由差量法
2SO2 + O2
2 3-2=1
x 4-3.6=0.4
2:1=x:0.4 解得x=0.8体积，所以反应掉的体积是原有SO2的
反应2SO2（g）＋O2（g）
正确答案
⑴SO3的体积分数为：22.2%；⑵SO2、O2的转化率均为35%。
⑴设O2的消耗浓度为x，则：
2SO2（g）＋O2（g）
初始浓度/mol/L： 8 2 0
转化浓度/mol/L： 2x x 2x
平衡浓度/mol/L： 8—2x 2—x 2x
依题意，可得：
K＝
故SO3的体积分数为：
⑵设O2的消耗浓度为y，则：
2SO2（g）＋O2（g）
初始浓度/mol/L： 8 4 0
转化浓度/mol/L： 2y y 2y
平衡浓度/mol/L： 8—2y 4—y 2y
依题意，可得：2y ＝ 2.8mol/L
解得：y＝1.4 mol/L
所以，SO2的转化率为：
O2的转化率为：
哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现将氢气和氮气充入某密闭容器中，在一定条件下反应的有关数据为：
(1)氢气和氮气反应生成氨气(在2 s内)的反应速率v(H2)＝__________。若此时已达平衡，则可求得平衡常数为__________。
(2)下图表示合成NH3反应在时间t0→t6中反应速率与反应过程曲线图，则在下列达到化学平衡的时间段中，化学平衡常数最大的一段时间是__________。
①t0→t1 ②t2→t3 ③t3→t4 ④t5→t6
若t1时改变的条件是升高温度，则说明合成NH3反应的焓变ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
正确答案
(1)1.5 mol·L－1·s－1 0.25 (2)① 小于
(1)根据合成氨反应3H2(g)＋N2(g)
(2)由图可知，从t1开始是化学反应速率增大，而逆反应速率大于正反应速率，说明平衡向左移动，化学平衡常数减小；从t3开始是反应速率增大，平衡不移动，平衡常数相等；从t4开始是化学反应速率减少，而逆反应速率减小的少，大于正反应速率，平衡向左移动，平衡常数减小，故化学平衡常数最大的一段是t0～t1。
升高温度，平衡向左移动，故正向是放热反应ΔH<0。
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。回答下列关于氮元素的有关问题。
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4（g）+4NO2（g） =4NO（g） + CO2（g） +2H2O（g） ；⊿H=" -574" kJ·mol－1
②CH4（g） +4NO（g） =2N2（g） + CO2（g） + 2H2O（g）；⊿H=" -1160" kJ·mol－1
③H2O（g） = H2O（l） ； △H= -44．0 kJ·mol－1
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的热化学方程式 ，该反应的熵变⊿S 0（填“＞”、“＜”、“="”" ）。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C（s）+2NO（g）
①10min~20min以V（CO2） 表示的反应速率为 。
②该反应的平衡常数的表达式为：K= ，根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为 （保留两位小数）。
③下列各项能作为判断该反应达到平衡的是 （填序号字母）。
a．容器内压强保持不变 b．2V（NO）（正）= V（N2）（逆）
c．容器内CO2的体积分数不变 d．混合气体的密度保持不变
④30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 。
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率 （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
正确答案
（13分）（1）①CH4（g）+2NO2（g） =N2（g） + CO2（g） +2H2O（l）；⊿H=" -955" kJ·mol－1（2分），＜（1分）
（2 ） ① 0．009 mol·L－1·min－1（1分，没写单位不得分）
②K＝
③c、d （2分,写对一个得1分，多些、错写不给分）
④减小 CO2的浓度 （2分） ⑤不变 （2分）
试题分析：（1）根据盖斯定律可知，（①＋②－③×4）÷2即得到CH4（g）+2NO2（g） =N2（g） + CO2（g） +2H2O（l），所以该反应的反应热△H＝（－574 kJ/mol－1160 kJ/mol＋44．0 kJ/mol×4）÷2＝－955 kJ/mol。根据反应式可知，该反应是体积减小的可逆反应，所以该反应的熵变⊿S＜0。
（2）①10min～20min内，CO2的浓度增加了0.30mol/L－0.21mol/L＝0.09mol/L，所以以V（CO2）表示的反应速率为0.09mol/L÷10min＝0.009mol/(L·min)。
②反应进行到40min时，各种物质的浓度不再发生变化，说明反应已经达到平衡状态，则该反应的平衡常数K＝
③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，所以选项c正确；根据方程式可知，反应前后体积是不变的，所以压强始终是不变的，则a不能说明；b中反应速率的方向相反，但不能满足速率之比是相应的化学计量数之比，不正确；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，d正确，答案选cd。
④根据表中数据可知，NO和CO2的浓度减少，氮气的浓度增加，这说明改变的条件是减小 CO2的浓度，平衡向正反应方向移动。
⑤由于反应前后体积不变，且反应物只有NO一种气体，所以一定温度下，随着NO的起始浓度增大，但平衡不移动，则NO的平衡转化率不变。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，难度较大，侧重对学生能力的培养。试题在注重基础知识巩固，侧重对学生解题方法的指导与训练。有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性，提高学生的应试能力和效率。
用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为：2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO4溶液已酸化）：
（1）该实验探究的是 因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是 ＞ （填实验序号）。
（2）若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO2（标准状况下），则在2 min末，c(MnO4－)＝_______mol·L－1。（假设混合溶液体积为50 mL）
（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
（4）小组同学发现反应速率总是如下图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①产物Mn2＋是反应的催化剂、② 。
正确答案
（10分）
（1）浓度（2分） ②＞①（2分）
（2）0.0092（2分）
（3）KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间（2分）
（4）该反应放热（2分）
试题分析：（1）根据表中所列是数据分析，实验探究的是浓度因素对化学反应速率的影响。浓度越大反应速率越快，生成的CO2的体积越大，即②＞①。
（2）4.48 mL CO2，即0.0002mol，根据化学方程式计算，反应的MnO4－是0.00004mol，剩余的MnO4－是0.0005mol-0.00004mol=0.00046mol，故c(MnO4－)＝0.0092mol·L－1。
（3）KMnO4是有颜色的，故还可通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率。
（4）升高温度会加快反应的速率。
点评：本题考查了影响化学反应速率的因素及计算，难度中等，注意决定反应速率的是物质本身的性质，外界条件只是影响因素。
(12分)在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式：K= 。
（2）降低温度，该反应K值 ，二氧化硫转化率 ，化学反应速率 (以上均填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如下图所示，反应处于平衡状态的时间段是 。
（4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是 (用文字表达)，10min～15min的曲线变化的原因可能是 (填写编号)。
a．加了催化剂 b．扩大容器体积 c．降低温度 d．增加SO3的物质的量
正确答案
（1）
（2）增大 增大 减小（各1分） （3）15～20min和25～30min（2分）
（4）增加了O2的量（2分） a（2分）
试题分析：（1）根据定义可写出该反应的化学平衡常数表达式：
（2）该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，该反应K值、二氧化硫转化率均增大，反应速率减小；
（3）由图可知，在15～20min和25～30min的时间段，各物质的量均不变，反应处于平衡状态
（4）反应进行至20min时，O2的量急剧增加，则曲线发生变化的原因是增加了O2的量；10min～15min时，各物质的物质的量变化加快，反应速率明显加快，最有可能的原因是加入了催化剂，而bcd均不能使反应速率加快，故答案选a。
点评：本题考查化学平衡及化学反应速率的知识，题目难度不大，可根据所学知识解答。
反应m A+n B⇌p 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
①反应mA+nB⇌pC，若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，证明逆向反应是气体体积增大的反应，得到m+n＞p，故答案为：m+n＞p；
②若反应mA+nB⇌pC；C为气体，且m+n=p，在加压时化学平衡发生移动，说明AB中至少有一种是固体或纯液体，加压平衡逆向进行，故答案为：逆向；
③若反应mA+nB⇌pC；如果在体系中增加或减少B的量，平衡均不发生移动，证明B一定是固体或纯液体，不是气体，故答案为：气．
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