- 化学平衡
- 共20016题
合成氨对农业生产及国防建设均具有重要意义。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H = -92 kJ·mol-1
(1)在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是_______
a.混合气体的压强不再发生变化
b.混合气体的密度不再发生变化
c.反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3 a个N-H键
e.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
(2)在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示。请回答下列问题:
① 表示N2的浓度变化的曲线是 (选填曲线代号“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是 。
③在25 min 末反应刚好达到平衡,则该温度下反应的平衡常数K = (计算结果可用分数表示)。若升高温度,该反应的平衡常数值将___ ____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在第25 min 末,保持其它条件不变,若升高反应温度并设法保持该温度不变,在第35 min末再次达到平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,请你在图中画出第25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。
(4)在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol 。
①达平衡时,H2的转化率α1 = ______ ______。
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α1 + α2 =1时,则起始时n (NH3)= ___ _____mol。
正确答案
(1)a c (2)①C ②0.12 mol·L-1·min-1 ③ (或0.148、0.15); 减小
(3)
说明:对曲线的曲率不做要求,但曲线弯的方向要考虑,这涉及到浓度对反应速率的影响问题。起点与终点要正确,达平衡的时间要一致。
(4)①60% ② 2
试题分析:(1)a.该反应随反应进行,气体的总的物质的量进行,压强降低,故混合气体的压强不再发生变化,说明到达平衡, a正确;b.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,混合气体的密度始终不变,错误。c.可逆反应到达平衡时,反应混合物各组分的浓度不发生变化,反应容器中N2的物质的量浓度不再发生变化,说明到达平衡,故c正确。d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3a个N-H键,都表示正反应速率,不能说明到达平衡,错误。e.反应混合物平衡时的浓度之比与起始浓度及转化率有关,平衡时可能等于化学计量数之比,也可能不等于,错误。
(2)①、N2是反应物,结合化学方程式分析,H2的曲线变化快,而N2的变化慢,所以表示N2的浓度变化的曲线是C。
②、根据v=△c÷t公式计算可得,前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是0.12mol/(L·min) 。
③、平衡常数等于生应物的幂之积除以反应物的幂之积,故平衡常数K =4/27。反应为放热反应,升高温度,反应逆向移动,故若升高温度,该反应的平衡常数值将减小。
(3)升高反应温度,平衡逆向移动,氢气的浓度增加1.5 mol·L-1,氨气减少1 mol·L-1,变为1.0mol·L-1画出曲线即可。
(4)设平衡时有x molN2转化
N2(g)+3H2(g)) 2NH3(g)
起始物质的量:1mol 3mol 0
变化物质的量:x 3x 2x
平衡物质的量:1-x 3-3x 2x
可得4-2x=2.8,得出x=0.6mol,α1 =60%;α1 + α2 =1,说明这两个反应达到平衡时的状态完全相同,加入的氨气为2mol。
按要求完成下列各小题。
Ⅰ、CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,焦炭、天然气(主要成分为CH4)、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。
(1)已知某反应的平衡常数表达式为:
它所对应的化学方程式为: 。
(2)向体积为2L的密闭容器中充入CH4和H2O(g)组成的混合气(共1mol),在一定条件下发生反应,并达到平衡状态,测得温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕对该反应的影响如图所示。
①图1中的两条曲线所示投料比的关系X2 ____ X1(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系:P2 _______P1
(3)以CH4、O2为原料可设计成燃料电池:
①设装置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L,假设放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为:
②以H2SO4溶液代替KOH溶液为电解质溶液,将CH4改为C6H12O6 ,则燃料电池的负极反应式为:
。
Ⅱ、(1)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11。在此温度下,将pH=2的H2SO4溶液VaL与pH=12的NaOH溶液VbL混合,若所得混合液为中性,则Va︰Vb= 。
(2)在25℃时,将c mol·L-1的醋酸溶液与0.02 mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=____________________。
正确答案
(14分毎空2分)
Ⅰ、(1) C(S)+H2O(g) H2(g) + CO(g) (可不标状态,不写可逆号0分)
(2) ①< ;②<
(3)①c(K+)>c(HCO3-)>cCO32-)>c(OH-)>c(H+);②C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+
Ⅱ、(1)10︰1 (2)2×10-9/(c-0.02)
试题分析:Ⅰ、(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,所以根据平衡常数的表达式可知,该反应的化学方程式是C(S)+H2O(g) H2(g)+CO(g)。
(2)①根据反应的化学方程式CH4+H2OCO+3H2可知,在温度相同时,投料比越大,甲烷的转化率越低,则容器中甲烷的含量越高,所以根据图像1可知,X2<X1。
②根据方程式可知,该反应是体积增大的,所以在投料比相同的条件下,压强越大,甲烷的转化率越小,则甲烷的含量越高,所以根据图 2可知,P2<P1。
(3)①在该燃料电池中,甲烷在负极通入,氧气在正极通入。参加反应的氧气是0.2mol,得到0.8mol电子,所以消耗甲烷的物质的量是0.8mol÷8=0.1mol,生成CO2是0.1mol,但溶液中氢氧化钾是0.15mol,所以反应中生成碳酸钾和碳酸氢钾,且二者的物质的量均是0.05mol。由于CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,所以放电后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为c(K+)>c(HCO3-)>cCO32-)>c(OH-)>c(H+)。
②原电池中负极失去电子,所以葡萄糖在负极放电,电极反应式是C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+。
Ⅱ、(1)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,所以该温度下水的离子积常数=1×10-13,所以pH=12的NaOH溶液中OH-的浓度是0.1mol/L。所得混合液为中性,这说明二者恰好反应,则VaL×0.01mol/L=VbL×0.1mol/L,解得Va︰Vb=10︰1。
(2)在25℃时,将c mol·L-1的醋酸溶液与0.02 mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,因此根据电荷守恒可知,溶液中c(CH3COO-)=c(Na+)=0.01mol/L,则溶液中c(CH3COOH)=(0.5c-0.01)mol/L。又因为溶液中c(H+)=1×10-7mol/L,所以根据醋酸的电离常数表达式可知Ka==2×10-9/(c-0.02)。
在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,左、右两侧分别进行如下可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);
3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(g)+4H2(g)。左侧中加入SO2、O2、SO3的物质的量分别为x mol、3.25mol、1mol;右侧中加入9 mol的水蒸气和适量的铁粉(忽略铁粉对容器体积的影响)。
当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器位置2处。请填写以下空白:
(1)若x=1.5,则左侧反应在起始时向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。欲使反应维持向该方向进行,则x的取值范围是________________。
(2)若x=2,则左侧反应在起始时向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行,平衡时混合气中SO2所占的体积分数为_________。
正确答案
(1)逆反应 1.25<x<1.75 (2)正反应 25%
试题分析:(1)这两个平衡体系的特点是:第一个反应前后气体的总物质的量发生变化,第二个保持不变,故右边永远是9mol气体,同在一个容器中,同温同压,故气体的物质的量之比等于体积之比。故平衡时,左边为6mol气体;当x=1.5时,左边现在总的物质的量为5.75mol<6mol,故向逆反应方向进行;若保持该方向,1.25
(2)根据上述,反应向正反应方向进行了
平衡总物质的量为6mol,即 2-2y+3.25-y +1+2y= 6mol,解之,得y =0.25mol,2-2y =1.5,二氧化硫的体积分数="1.5/6=25%" ;
点评:化学平衡是历年高考重中之重,考生一定要系统备考此知识点。难度较大。
(1)土壤的pH一般在4~9之间。土壤中Na2CO3含量较高时,pH可以高达10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因 ;加入石膏(CaSO42H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为 。
(2)在一定条件下进行如下反应:aX(g)+bY(g)cZ(g)
右图是不同温度下反应达到平衡时,反应混合物中Z的体积分数 和压强关系示意图。
① 写出该反应的化学平衡常数表达式:K= 。随着温 度的升高,K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。当反应物起始浓度相同时,平衡常数K值越大,表明 (字母填序号)。
② 如右图所示,相同温度下,在甲、乙两容器中各投入1molX、2molY和适量催化剂,甲乙两容器的初始体积均为1L,甲、乙容器达到平衡所用时间:甲 乙(填“>”、“<”或“=”,下同),平衡时X和Y的转化率:甲 乙。
正确答案
(1)CO32-+H2OHCO3-+OH― HCO3-+H2O
H2CO3+OH―
CaSO42H2O+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4+2H2O
(2)① 减少 AB
② > <
试题分析:(1)土壤呈碱性的原因是由于CO32-和HCO3的水解产生了OH―,其离子方程式为:
CO32-+H2OHCO3-+OH―和 HCO3-+H2O
H2CO3+OH―;加入石膏(CaSO4
2H2O),Ca2+可以跟CO32-生成溶解度很小的CaCO3,促进上述平衡向坐移动,从而使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为:CaSO4
2H2O+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4+2H2O ;(2)①对于aX(g)+bY(g)
cZ(g),其化学平衡常数表达式:K=
,由图可以看出该反应是放热反应,所以温度升高,K值减少;当反应物起始浓度相同时,平衡常数K值越大,说明反应进行得越完全,同时X或者是Y的转化率越高,故选AB;②由反应混合物中Z的体积分数和压强关系示意图还可以看出,a+b>c,当甲乙两容器的初始体积均为1L时,由于甲是固定体积,乙的体积可变化,又a+b>c,所以乙的反应速率大,达到平衡的时间短,所以所用时间:甲>乙,同样又由于a+b>c,甲的转化率<乙。
点评::该题考查化学平衡的移动,是高考的考查重点,该题的信息量较大,但是难度不大。
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知:
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
试回答下列问题
(1)上述正向反应是 反应 (填“放热”或“吸热”)
(2)要使上述反应的逆反应速率增大且平衡正反应方向移动,下列措施不可行的有
A、加入催化剂 B、增大CO的物质的量以提高体系的压强
C、降低温度 D、减小H2的浓度
(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为X,若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数不等于X的有
A、1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g) B、2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)
C、1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g) D、1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g)
(4)若反应在800℃时进行,设起始CO和H2O(g)共为5mol,水蒸气的体积分数为X;平衡时CO的转化率为y,则y随x变化的函数关系式为y=
(5)在VL密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2845KJ(已知CO燃烧热为283KJ/mol,H2燃烧热为286KJ/mol),则T℃平衡常数K= ,T= K(0℃时T=273K)
正确答案
(10分)(每空2分)(1)放热(2)ACD(3)BC(4)x(5)1 1073
试题分析:(1)由表可知,温度越高,平衡常数越小,反应进行程度越小,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热方向移动,故正反应为放热反应;(2)A.加入催化剂只改变反应速率不改变化学平衡,错误;B.增大CO的物质的量以提高体系的压强,CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)反应是气体物质的量不变的反应,增大一氧化碳物质的量平衡正向进行,容器内气体物质的量增大,压强增大,正确;C.反应是放热反应,降温,速率减小平衡正向进行,错误;D.减小氢气浓度,平衡正向进行,但速率减小,错误.(3)向某密闭容器中充入2molCO和4molH2O(g),CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),当反应达平衡时,CO的体积分数为X;A.采用极限分析法,1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:6mol=1:2,反应前后气体体积不变,平衡相同,CO的体积分数为x,不符合;B.采用极限分析法,2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:3mol:3mol=1:1,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数大于x,符合;C.采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为:1.8mol:3.8mol=9:19,反应前后气体体积不变,平衡正向进行,CO的体积分数小于x,符合;D.采用极限分析法,1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g),假如反应完全转化为CO和H2O物质的量为2mol:4mol=1:2,当反应达到平衡时,CO的体积分数为x.不符合.
(4)因800℃时反应平衡常数为1.
CO(g)+ H2O(g)⇌ H2(g)+ CO2(g),
起始:5(1-x) 5x 0 0
转化:5(1-x)y 5(1-x)y 5(1-x)y 5(1-x)y
平衡:5(1-x)(1-y)5(x-y+xy) 5(1-x)y 5(1-x)y
所以平衡常数k==
=1,解得y=x;(5)由方程式CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为=284.5kJ/mol,利用平均值法计算CO、H2的物质的量之比,设CO、H2物质的量为x、y;x+y=10 283x+286y=2845 计算得到x=y=5mol;
利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),
起始:10mol 10mol 0 0
转化:5mol 5 mol 5mol 5mol
平衡:5mol 5mol 5mol 5mol
所以常数平衡常数为K==1;图表分析可知温度为800°C,T=273+800=1073K.
如图所示的装置中发生反应2A2(g)+B2(g)2C(g);△H=" -a" kJ/mol(a >0),已知P是可自由滑动的活塞。在相同温度时关闭K,向A, B容器中分别充入2mol A2和1mol B2两容器分别在500℃时达平衡,A中C的浓度为w1 mol/L,放出热量 b kJ,B中C的浓度为w2 mol/L,放出热量 c kJ。请回答下列问题:
(1)此反应的平衡常数表达式为______________________;若将温度升高到700℃,反应的平衡常数将_____________(增大、减小或不变)。
(2)比较大小:w1_____ w2(填>、=、<),a、b、c由大到小的关系 ______________________。
(3)若打开K,一段时间后重新达平衡,容器B的体积将______________________(填增大,减小或不变)。
(4)若让A,B体积相等且固定P,在B中改充入4mol A2和2mol B2,在500℃时达平衡后C 的浓度为w3 mol/L,则 w1,w3的关系______________________。
(5)能说明A中已达到平衡状态的是 (填序号,有一个或多个选项符合题意)。
a、v(C)=2v(B2)
b、容器内气体压强保持不变
c、容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
d、容器内的气体密度保持不变
(6)使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_____________。
a、及时分离出C气体 b、适当升高温度
c、增大B2的浓度 d、选择高效的催化剂
正确答案
(1).K= 减小
(2)< a >c > b
(3)减小 (4)w3 >2 w1
(5)b c (6)c
试题分析:(1)由平衡常数的定义可确定反应的平衡常数的表达式,又因为反应为放热反应,所以升高至7000C,平衡常数减小;(2)因为A容积固定,随反应进行压强减小,而B容积可变,压强始终保持不变,所以B中有利于反应的进行,w1< w2,且可知放出的热量a >c > b,(3)若打开K,一段时间后重新达平衡,容器A、B相通,B的体积将减小;(4)假设B的体积为A的两倍,则平衡时C的浓度w3 ="2" w1,而题中A、B的体积相等,所以B中反应向正反应方向进行,则w3 >2 w1
(5)因为反应前后气体的化学计量数之和不相等,所以压强和平均相对分子质量可以作为平衡状态的标志,(6)要增大反应速率,且使平衡正向移动,可增大B2的浓度。
图一是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,回答下列问题:
图一
(1)图一中气体A的俗称是_______________
(2)合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。已知有一组数据:破坏1mol氮气中的化学键需要吸收946 kJ能量;破坏0.5mol氢气中的H-H键需要吸收218kJ的能量;形成氨分子中1 mol N-H键能够释放389kJ能量。图二表示合成氨工业过程中能量的变化,请将图中①、②的能量变化的数值,填在下边的横线上。
图二
① kJ ,② kJ
(3)煤化工产业的重要产品之一甲醇,是一种新型的汽车动力燃料,发达国家等一般通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的化学方程式为:CO (g) + 2H2(g)CH3OH(g)
①下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______;
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B. 2v(H2)正 = v(CH3OH)逆
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H2
②在容积固定的恒温密闭容器中充入CO和H2发生上述反应,反应在第4 min时候达到其限度,此时容器中压强与反应前之比为3︰5,容器内物质的各种物质的量浓度如下表:
则b=__________________
(4)甲醇—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,其工作原理如下图所示,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH (g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l),则负极的电极反应式为______________________,正极附近pH值_______________(填写“增大”、“减小”或者“不变”)
正确答案
(1)水煤气 (2) ① 2254 ② 80 (3) A、C 0.100
(4)CH3OH-6e- +H2O=CO2+6H+ 增大
试题分析:(2)①吸收的能量=946+218×6= 2254KJ,②放出的能量=2254-2334=80KJ
(3)①该反应前后气体分子总数不相等,故当平均相对摩尔质量、压强不变时,反应达到了平衡状态;v(H2)正 = 2v(CH3OH)逆也能表示反应达到平衡状态,而D选项都表示逆反应,不能表示反应达到平衡状态。②设反应过程中,CO的转化浓度为x,H2为2x,甲醇为x。则CO的平衡浓度为(0.2-x),H2的平衡浓度为(0.3-2x),甲醇的平衡浓度为x,故,解得:x=0.100。(4)负极发生氧化反应,正极发生还原反应,正极的电极反应式:O2+4e-+4H+=2H2O,故正极的pH值增大。
点评:化工生产是工业的重要产业,近年来高考的热点,考生在备考过程中应注意知识的灵活运用,达到举一反三的效果。难度较大。
氨基甲酸铵常用于生产医药试剂、发酵促进剂、电子元件等,是一种可贵的氨化剂。某学习小组研究在实验室中制备氨基甲酸铵的化学原理。
(1)将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生反应并达到平衡:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表:
①上述反应的的焓变:∆H 0,熵变∆S 0(填“>”、“<”或“=”)
根据表中数据,计算出25.0℃时2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)的化学平衡常数K= 。
③若从已达平衡状态的上述容器中分离出少量的氨基甲酸铵晶体,反应物的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)氨基甲酸铵极易水解:NH2COONH4+2H2O NH4HCO3+NH3·H2O。该学习小组为亲身体验其水解反应,分别取两份制得的样品,将其溶于水中并配制成不同浓度的氨基甲酸铵溶液,绘制出c(NH2COO—)随时间(t)变化的曲线如图所示,若A、B分别为不同温度时测定的曲线,则 (填“A”或“B”)曲线所对应的实验温度高,判断的依据是 。
正确答案
(1)①<,<(各2分,共4分)
②K=6.10×107(L·mol-1)3 (3分。无单位或错误扣1分,数值错误0分。) ③不变(2分)
(2) A ,(2分) A曲线起始浓度小,但在20min时间内反应速率快,说明其温度高(其它答案只要合理即给分,由评卷老师酌情处理)。(3分,)
试题分析:(1)①从表中数据可以看出,随着温度升高,气体的总浓度增大,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,△H>0;反应中固体变为气体,混乱度增大,△S>0;
②容器内气体的浓度之比为2:1,故NH3和CO2的浓度分别为3.2×10-3 mol·L-1、1.6×10-3 mol·L-1,代入平衡常数表达式:K==
=6.10×107(L·mol-1)3;
③若从已达平衡状态的上述容器中分离出少量的氨基甲酸铵晶体,氨基甲酸铵是固体,取出少量,化学平衡不移动,反应物的转化率将不变(2分)
(2) A 曲线所对应的实验温度高, A曲线起始浓度小,但在20min时间内反应速率快,说明其温度高。
氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵,并探究其分解反应平衡常数。反应的化学方程式: 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)。请按要求回答下列问题:
(1)请在下图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图。
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图2所示。生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。
①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_____________(填操作名称)。
②上图3中浓硫酸的作用是_______________________________________。
(3)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是________。
A.
B.密闭容器内物质总质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变ΔH______0(填 “>”、“=”或“<”),25.0℃时分解平衡常数的值=__________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将_________(填“增加”,“减少”或“不变”)。
正确答案
(1)
(2)①过滤 ②吸收未反应的氨气,防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解
(3)①AC ②> ; 1.6×10-8(或1.6384×10-8); 增加
试题分析:试题分析:(1)浓氨水与生石灰制取氨气,反应不需要加热,所以正确的装置图可以是。
(2)①由于生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中,所以从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤。
②反应中氨气过滤,所以浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气。另外氨基甲酸铵易水解,所以浓硫酸还起到防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解的作用。
(3)①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。A、反应速率的方向相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,可以说明反应达到平衡状态,A正确;B、根据质量守恒定律可知,密闭容器内物质总质量始终不变,B不能说明反应达到平衡状态;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,所以当密度不再发生变化时可以说明达到平衡状态,C正确; D、混合气中氨气和CO2的体积之比始终是2:1的,即氨气体积分数始终不变,因此不能说明反应达到平衡状态,故D错误,答案选AC。
②根据表中数据可知,随着温度的升高,气体的压强增大,这说明升高温度平衡向生成氨气和CO2的方向进行,即分解反应是吸热反应,因此该分解反应的焓变ΔH>0;根据反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)可知,n(NH3)=2n(CO2),则根据表中数据可知,c(NH3)=2c(CO2)=4.8×10-3mol/L×
=3.2×10-3mol/L,所以依据平衡常数的表达式,25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为K=c2(NH3)×c(CO2)=(3.2×10-3mol/L)2×1.6×10-3mol/L=1.6×10-8(mol/L)3。
③压缩容器体积,增大了压强,平衡向逆反应方向移动,氨基甲酸铵固体的质量增加。
(14分)已知:①25℃时弱电解质电离平衡数:Ka(CH3COOH)=,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常数:Kap(CaF2)=
②25℃时,mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:
请根据以下信息回答下列问题:
(1)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka= 。
(2)25℃时,将20mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和20mL 0.10 mol·L-1HSCN溶液分别与20mL 0.10 mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图为图2所示:
反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-) c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)
(3) mol·L-1HF溶液与
mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节混合液体积的变化), (填“有”或“无”)沉淀产生。
(4)已知CH3COONH4溶液为中性,又知CH3COOH溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断NH4HCO3溶液的pH 7(填“>”、“<”或“=”);
将同温度下等浓度的四种盐溶液:
按(NH4+)由大到小的顺序排列是: (填序号)。
按pH由大到小的顺序排列是: (填序号)
正确答案
(1)Ka=4×10-4。
(2)两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+浓度不同引起反应速率的不同。
c(CH3COO-)<c(SCN-)
(3)有。
(4)> ABCD DCBA
1. 温度一定时,Ka的值是固定不变的所以Ka= 【c(H+)* c(F-)】/ c(HF),与温度无关,选取任意一点都是一样的,只不过,为了使计算简便,通常我们会选择有利于计算的一点。如果选择中间的交点,计算会更方便,因为此时c(F-)=c(HF),则Ka=c(H+)=4×10-4。
2将两种溶液分别混合后,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+浓度不同引起反应速率的不同。结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)大于c(SCN-)。
3 [HF]=4x10-3 M, [H+]=10-4 M (从pH=4来), HF的Ka=4x10-4,而Ka=([H+][F-])/[HF],以上即可算出
[F-]=1.6x10-2 M,即c(F-)=1.6x10-2所以有沉淀生成。
4、CH3COOH加入Na2CO3溶液中有气体放出,说明碳酸的酸性没有醋酸强,而CH3COONH4溶液为中性,所以NH4HCO3溶液显碱性,因为由于HCO3-水解形成的碳酸的酸性没有由CH3COO-水解所形成的醋酸的酸性强,所以NH4HCO3溶液显碱性,即PH大于7
点评:本题难度大,理解平衡常数的含义,盐类水解的原理,正确的判断出盐溶液的酸碱性是解题的关键。
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