- 化学平衡
- 共20016题
已知化学反应①：Fe（s）+CO2（g）=FeO（s）+CO（g），其平衡常数为K1；化学反应②：Fe（s）+H2O（g）=FeO（s）+H2（g），其平衡常数K2．在温度973K和1173K情况下，K1、K2的值分别如下：
（1）通常表格中的数值可以推断：反应①是______（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）现有反应③：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g），请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式：K3=______．
（3）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式______．据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是______（填“吸热”或“放热”）反应，要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有______（填写序号）．
A．缩小反应容器容积 B．扩大反应容器容积 C．降低温度 D．升高温度
E．使用合适的催化剂 F．设法减少CO的浓度．
正确答案
（1）由表中数据可知，温度升高，①的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应吸热，
故答案为：吸热；
（2）依据反应CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g），根据平衡常数的概念，该反应的平衡常数K3的数学表达式：K=
（3）已知：①Fe（s）+CO2（g）⇌FeO（s）+CO（g）；
②Fe（s）+H2O（g）⇌FeO（s）+H2（g）；
利用盖斯定律将①-②可得：③H2（g）+CO2（g）⇌CO（g）+H2O（g）；
则K3=
依据图表平衡常数数据分析，温度升高
③H2（g）+CO2（g）⇌CO（g）+H2O（g）反应是吸热反应，反应前后气体体积不变，要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，则
A．缩小反应容器容积实质增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不动； 故A不符合；
B．扩大反应容器容积，压强减小，反应前后气体体积不变，平衡不动；故B不符合；
C．反应是吸热反应，降低温度，平衡向放热反应方向进行，平衡逆向进行，故C不符合；
D．反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向进行，平衡正向进行，故D符合；
E．使用合适的催化剂，催化剂只改变反应速率，不改变平衡，故E不符合；
F．设法减少CO的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，故F符合；
故答案为：
一氧化碳是一种用途相当广泛的基础化工原料。
(1)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9 %的高纯镍。Ni(s)+4CO(g)
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ/mol
CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2=+172.5 kJ/mol
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=-296.0 kJ/mol
请写出CO除SO2的热化学方程式：__________________________
(3)金属氧化物被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图1是四种金属氧化物被一氧化碳还原时
____________。800℃时，其中最易被还原的金属氧化物是___________（填化学式），该反应的平衡常数K=_________。
(4)图2是碳酸盐燃料电池(MCFC)，以水煤气(CO、H2)为燃料、一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物为电解质。写出B极的电极反应式：__________________。
正确答案
(1)<
(2)2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H=-270 kJ/mol
(3)
在恒容密闭容器中进行反应：
（2）压强一定时，C的百分含量与温度、时间（T表示温度，t表示时间）的关系如图所示。
由此可知，该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）该反应的平衡常数表示式为____；升高温度，K值将___（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）以下图1、图2均表示该反应在t1时达到平衡，在t2时改变某条件发生变化的曲线。
试判断，图1中t2时改变的条件是______________；图2中t2时改变的条件是____________。
正确答案
（1）3；1；2
（2）放热
（3）
（4）使用催化剂；降低温度
开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
（1）由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产。如采取以CO和H2为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO(g)+4H2(g)
①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K＝ ；
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。
③工业上还可以采取以CO2和H2为原料合成乙醇，并且更被化学工作者推崇，但是在相同条件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常数远远大于由CO2制取CH3CH2OH的平衡常数。请推测化学工作者认可由CO2制取CH3CH2OH的优点主要是： 。
（2）目前工业上也可以用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应CO2(g)＋3H2(g)
①请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。
②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 。
（3）Hg是水体污染的重金属元素之一。水溶液中二价汞的主要存在形态与Clˉ、OHˉ的浓度关系如右图所示［图中的物质或粒子只有Hg(OH)2为难溶物；pCl=－1gc(Clˉ)］
①下列说法中正确的是 。
A．为了防止Hg2＋水解，配制Hg(NO3)2溶液时应将Hg(NO3)2固体溶于浓硝酸后再稀释
B．当c(C1ˉ) ＝10ˉ1 mol·Lˉ1时，汞元素一定全部以HgCl42ˉ形式存在
C．HgCl2是一种弱电解质，其电离方程式是：HgCl2＝HgCl＋ + C1ˉ
D．当溶液pH保持在4，pCl由2改变至6时，可使HgCl2转化为Hg(OH)2
②HgCl2又称“升汞”，熔点549K，加热能升华，其晶体是 （填晶体类型）。
正确答案
（1）①K="0.25" （2分） ②大于（2分） ③原料易得、可以减轻温室效应等（2分）
（2）①（2分）
② 升温， 增压（各1分）
（3）①AD ②分子晶体
试题分析：（1）① 2CO(g)+4H2(g)
起始浓度（mol/L） 1 2 0 0
转化浓度（mol/L）0.5 1.0 0.25 0.25
平衡浓度（mol/L）0.5 1.0 0.25 0.25
根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知，该温度下反应的平衡常数K＝
②根据图像可知，C点温度和压强均大于A点温度和压强，所以C点反应速率快，达到平衡的时间少。
③由于氮气中CO2的含量逐渐增大，所以该方法的优点是原料易得、可以减轻温室效应。
（2）①根据图像可知平衡时氢气的物质的量是2mol，消耗氢气的物质的量是8mol－2mol＝6mol，所以根据方程式可知平衡时生成甲醇的物质的量是2mol，因此图像可表示为见答案。
②曲线I与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快。而平衡时氢气的物质的量增加，说明平衡向逆反应方向移动。由于正方应是体积减小的可逆反应，所以改变的条件只能是升高温度，即正方应是放热反应；曲线Ⅱ与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快。而平衡时氢气的物质的量减少，这说明平衡向正反应方向移动。由于正方应是体积减小的放热的可逆反应，所以改变的条件只能是增大压强。
（3）①A．Hg2＋水解溶液显酸性，所以为了防止Hg2＋水解，配制Hg(NO3)2溶液时应将Hg(NO3)2固体溶于浓硝酸后再稀释，A正确；B．当c(C1ˉ) ＝10ˉ1 mol·Lˉ1即pCl＝1时，汞元素主要是以HgCl42ˉ形式存在，B不正确；C．HgCl2是一种弱电解质，其电离方程式是：2HgCl2
②HgCl2又称“升汞”，熔点549K，加热能升华，这说明晶体是分子晶体。
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)＋I2(g)
①反应(I)的平衡常数表达式K＝_______，若K＝
②反应(I)的△H____0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中可循环使用的物质是_________。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________（填序号）。
a．I2与WI2的浓度相等
b．W的质量不再变化
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
（2）25℃时，NaHSO3的水解平衡常数＝1.0×10－12mol/L，则该温度下H2SO3
（3）直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。用Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，pH随n（SO32－）：n(HSO3－)变化关系如下表：
当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________________。
正确答案
（1）①
（2）1.0×10-2（2分，或10-2或0.01） 减小 (2分)
（3）c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(SO32－)＞c(H+)＝c(OH-)（2分，顺序错误不得分，离子符号写错不得分，漏写“c( )”其他正确只得1分）
试题分析：（1）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此根据反应的方程式W(s)＋I2(g)
W(s)＋I2(g)
起始量（mol） 1 0
转化量（mol） x x
平衡量（mol） 1－x x
由于反应前后体积不变，则可以用物质的量代替浓度表示平衡常数
所以K＝
解得x＝
所以反应达到平衡时I2(g)的转化率为
②根据装置图可知，单质W在温度较高的情况下有利于生成，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正方应是放热反应，即△H＜0。
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，据此判断。a．平衡时浓度不变，但物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，所以I2与WI2的浓度相等不能说明反应达到平衡状态，a不正确；b．W的质量不再变化，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，b正确；c．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，但气体的质量是变化的，因此密度是变化的，所以当容器内混合气体的密度保持不变时可以说明反应达到平衡状态，c正确；d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等，但二者的反应速率方向是一致的，因此不能说明反应达到平衡状态，d不正确，答案选bc。
（2）NaHSO3的水解方程式为HSO3－＋H2O
（3）根据表中数据可知，当n(SO32－): n ( HSO3－)＝1:1时溶液显碱性，因此当溶液显中性时n(SO32－): n ( HSO3－)＜1:1，所以溶液中离子浓度大小关系是c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(SO32－)＞c(H+)＝c(OH-)。
某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:
（1）吸收池中饱和K2CO3溶液吸收CO2的离子方程式是 。
（2）流程示意图中循环使用的物质是 。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO2(g)＋3H2(g)
（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl- 和CrO42- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO3溶液时，首先产生沉淀的阴离子是 (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO2(s) ＋H2O(l) = Zn(OH)2(s) ＋Mn2O3(s) ，该电池正极的电极反应式是 。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是 。
正确答案
（1）CO2+CO32-+H2O=2HCO3-
（2）K2CO3
（3）cd
（4）Cl-
（5）2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3 有无色气体和白色沉淀产生
试题分析：（1）K2CO3溶液的吸收CO2生成KHCO3，将K+删除写成离子方程式。
（2）KHCO3受热分解又得到K2CO3，这是循环物质；
（3）反应达到平衡状态又两个特征：一是v(正)= v(逆)；二是各物质组分含量不变。a图像没有说明逆反应的速率，不能确定；b是反应得到平衡的常数K，与反应是否达到平衡无关，与温度有关，b不能判断平衡与否；c中的CH3OH和CO2的物质的量不变，即组分不变，说明得到平衡状态；d是H2的含量分数不变，也是组分恒定，说明得到平衡状态。
（4）0.01mol/L Cl-，开始沉淀时c(Ag+)=
（5）氧化剂MnO2做正极材料，得电子，生成Mn2O3，注意环境，故生成OH-。电解(惰性电极)足量的Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液，根据放电顺序，阳极Cl-放电，阴极水电离的H+放电，产生OH-，与Mg2+结合生成Mg(OH) 2白色沉淀。sp计算及电化学反应原理。
二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚，其反应为：3H2(g)＋3CO(g) 
（1）在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________（填字母代号，下同）。
a．降低温度 b．加入催化剂
c．缩小容器体积 d．减少CO2的浓度
（2）若反应在体积恒定的密闭容器中进行，下列能判断反应已达平衡状态的是________
a．3V正(CO2)＝V逆(CO) b．生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2
c．气体的密度不再改变 d．混合气体的平均相对分子质量不变
（3）300℃时，在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时，反应恰好达平衡，此时H2的转化率为75%。
① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下，此反应的平衡常数为：_______
② 保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，则此时平衡将_______移动（填“正向”、“逆向”、“不”）
（4）.下图中，甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池，其电极均为Pt电极。装置乙中，C、D电极为Pb电极，其表面均覆盖着PbSO4，其电解液为稀H2SO4溶液。
① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________
② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________
③ 当有23克甲醚参加反应时，D电极的质量变化为______克。
正确答案
（1）c (2分)
（2）a d (2分) 只选a或d(1分)
（3）①.0.3 (2分)； 16/27 (2分)； ②.正向(2分)
（4）①.CH3OCH3+16OH-－12e－＝2CO32-+11H2O (2分)
②.PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SO42－(2分)
③.288 (2分)
试题分析：（1）a、降低了反应速率，错误；b、CO的转化率不变，错误；c、正确；d、反应速率先不变后 减少，错误；
（2）a、正反应速率等于你反应速率时达到化学平衡，正确；b、恒等，不管是否达到平衡，错 误；c、因为体积不变，质量不变，所以密度恒定不变，不管是否达到平衡，错误；d、正 确。
（3）①4*75%/2/5=0.3，
②压强增大，平衡向体积减少的方向移动，即平衡正向移动；
（4）①Pb丝为惰性电极，不参与电极反应，在甲醚燃烧反应中，甲醚中碳元素的化合价升高，被氧化，氧气中氧元素的化合价降低，被还原。在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，说明通入甲醚的那一极是负极，通入氧气的那一极是正极。甲醚在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应。负极（Pb丝），碳的化合价升高到+4价，在KOH溶液中以碳酸根离子的形式存在，所以电极反应为：
②与正极相连的是阳极，Pb在阳极失去电子由+2价氧化为+4价；
③D是硫酸钡被还原为钡单质，所以D电极的质量减少量=
（16分）工业上可以在恒容密闭容器中采用下列反应制备甲醇：
CO（g）＋2H2（g）
（1）下列情况可以作为判断反应达到平衡状态的依据的是（填序号） 。
A．生成CH3OH 的速率与消耗H2的速率之比为1︰2
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．体系内的压强保持不变
（2）下表所列数据为该反应在不同温度下的化学平衡常数：
①反应的平衡常数表达式为K= 。由上表数据判断，该反应的△H 0（填“＞”、“＝”或“＜”）。升高温度，正反应速率 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②某温度下，将2molCO和6molH2充入一个容积为2L的密闭容器中，达到平衡时c(H2)=1.4mol/L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 。
（3）欲提高CO的转化率，可采取的措施是 。（填序号）
A．升温
B．加入更高效的催化剂
C．恒容条件下充入CO
D．恒容条件下充入H２
E．恒容条件下充入氦气
F．及时移走CH3OH
（4）一定条件下，CO和H2在催化剂作用下生成1molCH3OH的能量变化为90.8kJ。该温度下，在三个容积相同的密闭容器中，按不同方式投料，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
下列分析正确的是 。（填序号）
A．2c1＜c3 B．2 p1＜p3 C．|a|＋|b|＝90.8 D．α1＋α3＞1
正确答案
（1）BD（答对一个给1分）
（2）①
②80％ 250℃
（3）DF（答对一个给1分）
（4）AC（答对一个给1分，见错不给分）
试题分析：（1）A、同一方向，错误；B、反应中气体的总物质的量变化，气体的质量不变，所以相对分子质量是变量，当不变时达到平衡，正确；C、密度是定值，错误；D、气体的压强与物质的量成正比，压强是变量，当不变时达到平衡，正确。（2）温度升高，K变小，反应放热；升高温度正逆反应速率均增大；通过平衡计算的三步法直接计算可得；（3）A、升温平衡逆向移动，转化率降低，错误；B、催化剂不改变平衡状态，错误；C、加入CO，其转化率降低，错误；D、加入氢气，增加CO转化率，正确；E、恒容条件下通入不反应的气体不能不移动，错误；F、降低生成物浓度，平衡正向移动，反应物转化率提高，正确；
（4）根据题意，把丙设置为丁，则甲乙丁为等效平衡，把丁压缩到一个容器中，增大压强，平衡向生成甲醇的方向移动，故有2c1＜c3 ，压强2 p1＞p3；甲乙是从两个不同方向进行到同一个平衡，故有
|a|＋|b|＝90.8 ，α1＋α2 =1，丙中甲醇转化率小，故有α1＋α3＜1。
已知A（g）+B（g）⇌C（g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：
回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=______，△H______0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1．，则6s时c（A）=______ mol•L-1，C的物质的量为______mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为______，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为______；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为______（填正确选项前的字母）：
a．压强不随时间改变 b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时问改变 d．单位时间里生成c和D的物质的量相等
（4）1200℃时反应C（g）+D（g）⇌A（g）+B（g）的平衡常数的值为______．
正确答案
（1）可逆反应A（g）+B（g）⇌C（g）+D（g）的平衡常数表达式k=
由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0，
故答案为：
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1，则6s内△c（A）=0.003mol•L-1•s-1×6s=0.018mol/L，A的起始浓度为
故6s内△n（A）=0.018mol/L×5L=0.09mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.09mol，
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
A（g）+B（g）⇌C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.04 0.16 0 0
变化（mol/L）：x x x x
平衡（mol/L）：0.04-x 0.16-x x x
故
所以平衡时A的转化率为
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变为80%，
故答案为：0.022；0.09；80%；80%；
（3）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1：1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，故d错误，
故答案为：c；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数，故1200℃时反应C（g）+D（g）⇌A（g）+B（g）的平衡常数的值为
故答案为：2.5．
已知化学反应①Fe(s)＋CO2(g) 
(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③：CO2(g)＋H2(g) 
(3)能判断反应③已达平衡状态的是________。
A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO)
(4)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式__________________。据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施是________(填写序号)。
A．缩小反应容器容积 B．扩大反应容器容积 C．降低温度 D．升高温度 E．使用合适的催化剂 F．设法减少CO的量
正确答案
(1)吸热
(2)
(3)BC
(4)K3＝
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