- 化学平衡
- 共20016题
H2O由液态变为气态的过程可以用下式来表示:
H2O(l) H2O(g)。我们也可以用平衡移动原理来解释这一变化中的一些问题,如:H2O
的汽化是吸热过程,所以温度升高,平衡向生成更多的H2O(g)的方向移动。请回答下面两个问题:
(1)减小压强,平衡向 移动。所以高山上由于空气稀薄,水的沸点比平地上
(填高或低)。高压锅中水的沸点比普通锅中水的沸点 (填高或低)。
正确答案
右 低 高
略
将除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中,产生H2的速率变化情况如下图所示。
图中t1~t2速率变化的主要原因是______ ____ _,t2~t3速率变化的主要原因是 _。
正确答案
t1~t2段,反应放热,温度升高使反应速率增大。t2~t3段,盐酸浓度不断减小使反应速率减小。
多种因素同时改变,分析它们对反应速率影响时,要抓住何种因素起主要作用,抓住主要矛盾。根据图象看出t1~t2段反应速率加快,应想到金属与酸反应为放热反应,反应进行中温度逐渐升高,因此反应速率加快。t2~t3段反应速率又逐渐减慢了,应该想到反应进行中盐酸的浓度是逐渐减小的。当反应进行到一定程度,反应物浓度减小变为影响反应速率的主要因素,因此反应速率减小。
在一定温度下,冰醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力如图1-14-1所示,请回答:
(1)“0”点导电能力为0的理由______。
(2)a,b,c三点溶液的pH值由小到大的顺序为______。
(3)a,b,c三点中电离度最大的是:______。
(4)若使c点溶液中[CH3COO-]增大,溶液的pH值也增大,可采取的措施为:
①______;②______;③______。
正确答案
(1)由于醋酸为共价化合物,在固、液态时不存在离子,也就谈不上存在自由移动的离子,所以不导电。
(2)b<a<c;(3)c;(4)加NaOH(固);Mg;Na2CO3(固)。
【错解分析】错答 (1)由于冰醋酸为固态,所以不导电。
(2)c<b<a;(3)b;(4)加热。
【正解】冰醋酸不导电,从表面上看是由于其状态原因造成。其实质是本身结构为共价化合物,不存在离子,也不存在自由移动的离子,因此不导电。
从导电能力上看,在b点醋酸的导电能力最强,说明溶液中自由移动离子浓度最大,其离子应为醋酸电离的氢离子和醋酸根离子,相应在a点、c点的氢离子浓度逐渐减小。由于思维定势误将该顺序视为pH值由小到大的顺序,pH值是氢离子浓度的负对数值,恰好与氢离子浓度大小顺序相反,因此结论为b<a<c。
为了使醋酸根离子浓度增大,而溶液的pH值也增大,只能是减小氢离子浓度,使电离平衡向右移动。采取的措施可以添加较活泼的金属、金属氧化物、碱和比醋酸弱的盐。本小题的误区是:加热促进醋酸的电离,醋酸根离子浓度增大,氢离子浓度也增大,与上小题同样的错误,pH值也增大。
(10分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法 该法的工艺流程为:
其中第①步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72—(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显 色。
(2)第②步中,还原1mol Cr2O72—离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+ (aq)+3OH—(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH—)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至 。
方法2:电解法 该法用Fe做电极电解含Cr2O72—的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)用Fe做电极的原因为 。
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(结合电极反应式解释) ;
溶液中同时生成的沉淀还有
正确答案
(10分)(1)橙 1分
(2)6 1分
(3)5 2分
(4)阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+ 2分
(5)2H+ + 2e-=H2↑,溶液酸性减弱 2分 Fe(OH)3 2分
略
随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视.
(1)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究该反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入1molCO2和3.25molH2,一定条件下发生反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度随时问变化如图所示.
①写出该工业方法制取甲醇的化学方程式:______.
②从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=______mol/(L•min).平衡时CO2的转化事为______.
③该条件下反应的平衡常数K的值为______.当温度降低时K值变大,剐该反应的△H______0(填“<”、“>”或“=”)
④下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是______.
A.升高温度 B.充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离 D.用更有效的催化剂
(2)在载人航天器的生态系统中.不仅要求分离除去CO2还要求提供充足的O2•某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料.已知该反应的阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O.划阴极反应式为:______.
正确答案
(1)①该工业方法制取甲醇原理为二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水,反应方程式为
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),
故答案为:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g);
②根据三段式计算
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol/L):1 3.25 0 0
变化(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol/L):0.25 1 0.75 0.75
从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)==0.225mol/(L.min),
平衡时二氧化碳的转化率为×100%=75%,
故答案为:0.225mol/(L.min);75%;
③由②中知平衡时各组分的浓度,所以k==
=2.25,
当温度降低时K值变大,说明平衡向正反应进行,温度降低平衡向吸放热反应进行,即正反应为放热反应,△H<0,
故答案为:2.25;<;
④使n(CH3OH)/n(CO2)增大应使平衡向正反应方向移动:
A.该反应正反应为放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,故A错误;
B.充入He气,参加反应的物质的浓度不变,平衡不移动,故B错误;
C.将H2O(g)从体系中分离,生成物浓度减小,平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.用更有效的催化剂,平衡不移动,故D错误;
故答案为:C;
(2)总反应式为2CO2=2CO+O2,阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,总反应式减去阳极反应式得阴极反应式,所以阴极反应为:2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-,
故答案为:2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-.
氮及其化合物与我们的吃、穿、住、行、健康等都有着密切的联系,也是高中化学学习中重要的一部分。请回答下列问题:
(1)一定条件下,向一个2L的密闭容器中充入2mol N2和6 molH2,反应达平衡时放出93 kJ热量,生成NH3的浓度为1mol/L,试写出该反应的热化学方程式:______________________
(2)现有一支10 mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体2 mL。则通入氧气的体积可能为__________________
(3)一定条件下,某密闭容器中发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
①恒温恒容下,平衡时NH3的转化率甲____(填“>”“=”或“<”)乙。
②恒温恒容下,若要使丙与甲平衡时各组分浓度相同,则x=____,y=____,z=____。
(4)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中分别充入等量NO2,发生反应:
2NO2(g)N2O4(g) △H<0。恒温恒容下反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量分别为a1和
a2。已知T1
A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能
(5)标准状况下,将干燥纯净的氨和二氧化氮气体分别完成喷泉实验后所得溶液等体积混合,反应后溶液中的离子浓度关系正确的是____。
A.c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
B.c(NH4+)>c(NO3-)>c(OH-)>c(H+)
C.c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D.c(NH4+)+c(NH3·H2O)=1.5c(NO3-)
正确答案
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93 kJ/mol
(2)6 mL和9.5mL
(3)①>;②1.375;0.5;0.75
(4)D
(5)AC
美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=___________;反应的平衡常数随温度的变化如表一
从上表可以推断:此反应是________ (填“吸”、“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1 mo1,则达到平衡后 CO的转化率为___________。
(2)此流程的第II步反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有________(填实验编号)
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是_________
① 体系的压强不再发生变化
② 混合气体的密度不变
③ 混合气体的平均相对分子质量不变
④ 各组分的物质的量浓度不再改变
⑤ 体系的温度不再发生变化
⑥ v(CO2正)=v(H2O逆)
(4)图表示该反应此流程的第II步反应在时刻t 达到平衡、在时刻t分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t 发生改变的条件是_________。(写出两种)
(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气的热量数值为33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3 kJ·mol-1。则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为___________________。
正确答案
(1);放;50%
(2)B
(3)④⑤⑥
(4)降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量
(5)CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ·mol-1
某温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质随时间变化的曲线如图所示。
由图中数据分析:该反应的化学方程式为: 。反应开始至2 min ,Z的平均反应速率为 。
正确答案
3X+Y2Z;0.05mol/(L·min)
本题考查化学反应速率的计算及化学方程式的书写,化学反应中生成物或反应物的物质的量的变化按化学方程式中的系数比进行的,这是解题的关键。同时处理图象题,要弄明白两坐标的意义及数值的确定和单位的换算等。依据图象可知,X、Y的浓度减小,说明它是反应物;Z浓度增加,说明它是生成物,且同一化学反应方程式中不同反应混合物前的化学计量数与对应的各物质所表示反应速率成正比,与对应的各物质的物质的量的改变成正比,故方程式为:3X+Y2Z;又依据图象可知,Z的物质的量增加了0.2mol,用去时间2 min,则υ(Z)=0.05mol/(L·min)。
在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:
2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g)(△H<0)
(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物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是______.
(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)
(5)10min到15min的曲线变化的原因可能是______(填写编号).
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加SO3的物质的量.
正确答案
(1)可逆反应2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g)的平衡常数k=.
故答案为:.
(2)该反应正反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,平衡常数k增大,二氧化硫转化率增大,降低温度反应速率减小.
故答案为:增大、增大、减小.
(3)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25-30min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态.
故答案为:15-20min和25-30min.
(4)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大了氧气的浓度.
故答案为:.
(5)由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.
a.加了催化剂,增大反应速率,故a正确;
b.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,故b正确;
c.降低温度反应速率降低,故c错误;
d.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO3的物质的量,故d错误.
故选:ab.
在2L密闭容器中反应2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800℃,实验Ⅲ在850℃,NO、O2的起始浓度都为0,NO2的浓度(mol•L-1)随时间(min)的变化如图所示.请回答下列问题:
(1)对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,得出的下列结论中正确的是______.(填字母)
A. 实验Ⅱ和实验I相比,可能隐含的反应条件是:反应容器的体积缩小了
B.实验Ⅱ和实验I相比,可能隐含的反应条件是:使用效率更高的催化剂
C.实验I条件下该反应的平衡常数大于实验Ⅲ条件下该反应的平衡常数
D.对比实验Ⅰ和Ⅲ可知,该反应是吸热反应
(2)若实验Ⅰ中NO2的起始浓度改为1.2mol•L-1,其它条件不变,则达到平衡时所需用的时间______40min(填“大于”、“等于”或“小于”),NO2的转化率将______(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)若实验Ⅰ中达平衡后,再向密闭容器中通入2mol由物质的量之比为1:1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变),则平衡将______(填“向左”、“向右”、“不”)移动,新平衡状态时NO2的物质的量浓度为______ mol•L-1.
(4)若将实验Ⅲ所得的平衡混和气体通入足量的水中,欲使气体被完全吸收则至少应同时通入标准状况下的氧气______L.
正确答案
(1)实验Ⅱ和实验I相比,反应都从浓度为1.0mol/LNO2的分解开始建立平衡,温度相同,平衡时NO2的浓度相同,到达平衡的时间实验Ⅱ比实验I少,即条件改变只加快反应速率,不影响平衡移动,反应前后为气体体积减小的反应,故只能是实验Ⅱ使用催化剂.故A错误,B正确;
对比实验Ⅰ和Ⅲ,实验Ⅲ温度升高,平衡时二氧化氮的浓度减少,平衡向正反应进行,升高温度平衡向吸热方向移动,所以正反应为吸热反应,故D正确;
温度升高平衡向正反应进行,所以平衡常数增大,故C错误.
故答案为:BD;
(2)浓度增大,压强增大,反应加快,缩短到达平衡时间,达到平衡时所需用的时间小于40min;增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动,NO2转化率减小,
故答案为:小于;减小;
(3)实验Ⅰ中达平衡后,c(NO2)=0.5mol/L,
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)
开始(mol/L):1 0 0
变化(mol/L):0.5 0.5 0.25
平衡(mol/L):0.5 0.5 0.25
平衡常数k==
=0.25,
通入2mol由物质的量之比为1:1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变),此时为c(NO2)=0.5mol/L+=1mol/L,c(NO)=0.5mol/L+
=1mol/L,c(O2)=0.25mol/L,
浓度商为Qc==0.25,等于平衡常数,所以平衡不移动;NO2的物质的量浓度为 1mol/L,
故答案为:不;1.0;
(4)由4NO2+O2 +2H2O=4HNO3,可知需要n(NO2)=n(NO2)=
×1mol/L×2L=0.5mol,所以需要氧气的最小体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L,
故答案为:11.2.
扫码查看完整答案与解析