- 化学平衡
- 共20016题
在80℃时,将0.40mol的N2O4气体充入1L固定容积的密闭容器中发生反应:N2O4═2NO2(△H>0),每隔一段时间对容器内的物质进行测定,得到如下数据:
(1)在20s-40s之间,用N2O4表示的平均反应速率为______.
(2)在80℃时该反应的平衡常数K=______.
(3)要增大该反应的平衡常数,可采取的措施有(填序号)______.
①增大N2O4的起始浓度 ②向混合气体中通入NO2
③使用高效催化剂 ④升高温度
(4)反应进行至100s后若降低温度,混合气体的颜色______(填“变浅”、“变深”或“不变”).
(5)反应进行至100s后若向容器中再充入0.40mol的N2O4气体,则达到新平衡后N2O4的转化率将______(填“增大”、“减小”或“不变”).
正确答案
(1)生成0.24molNO2,消耗N2O4为0.12mol,则a=0.40-0.12=0.28mol,所以20s-40s之间,消耗N2O4为0.28mol-0.20mol=0.08mol,则20s-40s之间,用N2O4表示的平均反应速率为=0.004 mol•L-1•s-1,故答案为:0.004 mol•L-1•s-1;
(2)由表格中的数据可知,平衡时,c(NO2)==0.6mol/L,c(N2O4)=0.4mol/L-0.3mol/L=0.1mol/L,
K==3.6 mol•L-1,故答案为:3.6 mol•L-1;
(3)增大该反应的平衡常数,可使平衡正向移动,①②均使K减小,③使K不变,该反应为吸热反应,④升高温度平衡正向移动,K增大,故答案为:④;
(4)该反应为吸热反应,若降低温度,平衡逆向移动,二氧化氮的浓度减小,颜色变浅,故答案为:变浅;
(5)100s后若向容器中再充入0.40mol的N2O4气体,因容器的体积不变,相当于加压,化学平衡逆向移动,则达到新平衡后N2O4的转化率将减小,故答案为:减小.
日本福岛核电站核泄漏引起的核辐射一度引起了人们的关注,尤其是碘元素引起了人们的格外关注。下面是关于碘的有关问题。
I.现向含6molKI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液,整个过程中含碘物质的物质的量与所加入KBrO3的物质的量的关系如图所示。请回答下列问题:
(1)b点时,KI反应完全,写出并配平a→b过程中发生反应的离子方程式:_______________________________。
(2)已知b→c过程中,仅有一种元素发生化合价变化,写出并配平该反应的化学方程式:____________________________________。
(3)①已知反应:2BrO3-+I2=2IO3-+Br2;有同学由此得出氧化性:I2>Br2的结论,你认为是否正确,并说明理由:__________________。
②n(KBrO3)=4.0mol时,对应含碘物质的化学式及其物质的量为___________。
Ⅱ.相同温度下,在四个密闭容器中发生可逆反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),实验测得起始及平衡时的有关数据如表所示:
(4)下列叙述正确的是__________。
A.4个容器中反应的平衡常数相等
B.反应的热化学方程式为:H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-23.15kJ/mol
C.平衡时,容器④中H2的转化率高于①
D.容器②中达平衡时放出的热量Q2<23.15kJ
E.达到平衡后若将容器①的体积压缩,H2的转化率提高
(5)如果保持温度和压强不变,向容器③的平衡体系中加入1.6mol I2蒸气,平衡将____(填“正向”、“逆向”或“不”)移动,理由是________________________。
正确答案
(1)6I-+BrO3-+6H+=3I2+Br- +3H2O
(2)5KBr+KBrO3+3H2SO4=3Br2+3K2SO4+ 3H2O
(3)①错误,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物,根据反应2BrO3-+I2=2IO3-+Br2可得出还原性:I2>Br2;
②n(I2)=1.6mol、n(KIO3)=2.8mol
(4)ACD
(5)正向;由勒夏特列原理知,其他条件不变,增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
反应(△H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示
回答问题:
⑴反应的化学方程中a∶b∶c为_______________;
⑵A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为____________;
⑶B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是______,其值是______;
⑷由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是____________,采取的措施是____________;
⑸比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低;T2______T3(填“<”“>”“=”)判断的理由是____________。
⑹达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
正确答案
⑴1∶3∶2
⑵vⅠ(A) >vⅡ(A) >vⅢ(A)
⑶αⅢ(B);0.19
⑷向右移动,将C从平衡混合物中液化分离出去
⑸<;因为该反应为放热反应
⑹
一定条件下,在体积为3L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) 根据题意完成下列各题
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=_______________,升高温度,K值_________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_______________
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是____________
a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:____________________(用化学方程式表示)。
正确答案
(1)K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2);减小
(2)2nB/3tB mol·(L·min)-1(3)bc
(4)Cu2O+CO2Cu+CO2
SO2随意排放会造成严重的大气污染。下列是某小组同学设计处理烟气(主要含SO2、N2、O2、粉尘)中SO2的方法。
(1)方法一:利用氯碱工业产品处理含SO2的烟气,流程如下
①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是____________________;
②上述流程中循环利用的一种物质是__________________。
(2)方法二:利用FeCl3溶液的氧化性吸收烟气中的SO2。
① 该反应的离子方程式是___________________(反应a)。为验证该反应,同学们将SO2通入0.05 mol·L-1 FeCl3溶液中,溶液很快由黄色变为红褐色;将溶液长时间放置后,最终变为浅绿色。关于红褐色液体,以下是同学们的分析推测与实验。
② 利用胶体的__________(填性质)可以检验步骤ⅰ中是否得到了Fe(OH)3胶体;
③ 根据反应b,说明步骤ⅱ中液体颜色变化的原因是_____________________(用离子方程式及必要的文字说明)。
④ 经讨论后得出结论:FeCl3溶液和SO2反应过程中,反应a、b在体系中共存。原因是由于化学反应速率:b>a,化学反应限度:a>b,所以产生上述现象。
正确答案
(1)① SO2+OH-=HSO3-;②NaCl溶液
(2)① 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ ;② 丁达尔效应;③ 加入铁粉时发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+,(Fe3+)减小,使反应b逆向移动
已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如图所示,回答下列问题
(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线________表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是________。
(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=________mol/(Lmin);反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因是 _______________________。
(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态,在25 min时还可以采取的措施是________。
A.加入催化剂 B.缩小容器体积 C.升高温度 D.加入一定量的N2O4
正确答案
(1)X;b和d
(2)0.04;加入了0.4 mol NO2(或加入了NO2)
(3)BD
如何降低大气中CO2含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。
(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理,进行如下实验:某温度下,在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3.25molH2在一定条件下反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间变化如图所示:
①从反应开始到3min,氢气的平均反应速率v(H2)=__________;
②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是_________。
A.在原容器中再充入1molCO2 B.在原容器中再充入1molH2 C.在原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂 E.缩小容器的容积 F.将水蒸气从体系中分离
(2)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3+H+的电离平衡常数 K=__________ 。(已知:10-5.6=2.5×10-6)
(3)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料,其热化学反应方程式为
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH=a kJ/mol,在一定压强下,测得该反应的实验数据如下表。请根据表中数据分析
①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒温下,向反应体系中加入固体催化剂,则反应产生的热量________(填“增大”、“减小”或“不变)。
③增大的值,则生成乙醇的物质的量____(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。
正确答案
(1)①0.25mol/Lmin;②BEF
(2)4.2×10-7(3)①小于;②不变;③不能确定
某化学反应:3A(s)+B(g)2C(g)+D(g) △H=xkJ/mol。恒温条件下,在一体积为2L的密闭容器中充入一定量A和B进行该反应,测得4s时反应放热225.6 kJ,并测得不同时间B的物质的量如下表所示
请回答下列问题:
(1)x=__________。
(2)第2s时,a<__________。
(3)该温度下,该反应的平衡常数K=___________。
(4)平衡后下列措施既可提高正反应速率,又可降低B的转化率的是_________(填写序号)。
①使用催化剂
②升高反应体系的温度
③增大反应体系的压强
④扩大容器的体积
(5)为了探究温度、固体反应物的表面积对化学反应速率的影响,某同学在一体积为2L的密闭容器中加入一定量A和B,设计了三组实验,部分实验条件已经填写在下面的实验设计表中。
①请将上述实验设计表填写完整。
②请在如图坐标中画出上述三个实验条件下B的浓度随时间变化的曲线,并标明每条曲线的实验编号。
正确答案
(1)-188
(2)1.2
(3)2.16 mol2/L2
(4)②③
(5)①Ⅱ.280;5.80×10-3;Ⅲ.5.80×10-3;②曲线中Ⅲ最先拐且B浓度最大:其次Ⅱ拐,B的浓度比Ⅲ小;I拐的时间最长,平衡时B的浓度与Ⅱ相等(图形略)
火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________________________。
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等体体积CO2和H2的的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线(上图(左)),则上述CO2转化为甲醇反应的△H3_____________0(填“>”、“<”或“=”)。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图(右)所示。下列说法正确的是_________________(填字母代号)。
A.第10 min后,向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5 mol/L
B.达到平衡时,氢气的转化率为0.75
C.0~10分钟内,氢气的平均反应速率为0.075mol/(L·min)
D.该温度下,反应的平衡常数的值为3/16
E.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)增大
③直接甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为______________________。
(3)脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1:1,则该反应的化学方程式为
_____________________。
正确答案
(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol
(2)①<;②B;③CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2
(3)12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJ·mol-1某科学实验将6molCO2和8molH2充入
2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率_______(填大于、等于或小于)逆反应速率。
(2)下列时间段平均反应速率最大的是__________,最小的是__________。
A.0~1min B.1~3min C.3~8min D.8~11min
(3)求平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K。(写出计算过程)
_____________________________________
(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是___________,曲线II对应的实验条件改变是___________。
正确答案
(1)大于
(2)A;D
(3)解: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始物质的量/mol 6 8 0 0
物质的量变化/mol 2 6 2 2
平衡物质的量/mol 4 2 2 2
H2的转化率=×100%=
=75%
(4)升高温度;增大压强
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