- 化学平衡
- 共20016题
在水溶液中橙红色的Cr2O72-与黄色的CrO42-有下列平衡关系: Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+,把K2Cr2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈____色,因为 。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀H2SO4,则溶液呈 色, 因为 。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)则平衡 ,溶液颜色将 。
正确答案
(每空2分,共12分) ⑴黄; 中和H+平衡向正反应方向移动
⑵橙红色; 增加生成物浓度平衡向逆反应方向移动 ⑶正反应方向移动; 变浅
试题分析:(1)加入少量NaOH固体后,中和溶液中的氢离子,导致氢离子浓度降低,平衡向右移动,所以溶液呈黄色。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀H2SO4,则增加生成物浓度平衡向逆反应方向移动,Cr2O72-浓度增大,溶液呈橙红色。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液,生成BaCrO4沉淀,CrO42-浓度降低,平衡正向移动,溶液的颜色变浅。
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大。试题紧扣教材,针对性强,主要是考查学生灵活运用勒夏特例原理解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力。
反应2A B+C,在某一温度时,达到平衡。
(1)若温度升高,化学平衡正向移动,则正反应是_____热反应;
(2)若B是 固体,降低压强时,平衡逆向移动,则A是_____态;
(3)若A是气态,加压时,平衡不移 动,则B为_______态,C为______态。
正确答案
(1) 吸 ; (2) 气 ; (3) 气 , 气 。
试题分析:根据勒夏特勒原理,化学平衡是动态平衡,如果改变影响平衡的一个因素,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,以抗衡该改变,所以(1)若温度升高,化学平衡正向移动,则正反应是吸热反应;(2)若B是 固体,降低压强时,平衡逆向移动,则A是气态;若A是气态,加压时,平衡不移动,则BC都是气态。
点评:勒夏特勒原理的考点是高考考查的重点和难度,本题知识考查了对勒夏特勒原理的简单应用,本题比较容易。
. (14分)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5 L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)=0.003 mol·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1 mol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
(共14分)
(1) < (每空1分,共2分)
(2)0.022 mol·L-1 0.09mol 80% 80% (每空2分,共8分)
(3) c(2分)
(4) 2.5(2分)
(1)平衡常数是在一定条件下,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,所以该反应的平衡常数表达式K=。根据表中数据可知,升高温度,平衡常数减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,因此正反应是放热反应,即△H<0。
(2)6s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1。,则消耗A的浓度是0.018mol/L。A的起始浓度是0.20mol÷5L=0.04mol/L,所以此时A的浓度是0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L。根据方程式可知,C的物质的量浓度是0.018mol/L,所以C的物质的量是0.018mol/L×5L=0.09mol;设A的转化率是x,则平衡时ABCD的物质的量分别是(0.2-0.2x)mol、(0.8-0.2x)mol、0.2xmol、0.2xmol。根据平衡常数表达式可知0.2x×0.2x=(0.2-0.2x)×(0.8-0.2x),解得x=0.8,即转化率是80%;如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,则平衡不移动,转化率不变。
(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;反应前后体积不变,因此压强始终是不变的,a不正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,b不正确;d中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此d中的关系始终是成立,不正确,答案选c。
(4)逆反应的平衡常数是正反应平衡常数的倒数,因此该反应的平衡常数是1÷0.4=2.5。
(12分)随着氮氧化物污染的日趋严重,我国将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前,消除氮氧化物污染有多种方法:
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(g)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时刻测得各物质的浓度如下:
①T1℃时,该反应的平衡常数K= (保留两位小数)
②30min后,改变某一条件,经过一段时间后反应重新达到平衡,则改变的条件可能是
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中的NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应的△H (填“>”、“<”或“=”)0
(2)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)+2H20(g) △H=-574kJ.mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ.mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ.mol-1
写出CH4和NO2反应生成N2(g) 、CO2(g)和 H2O(l)的热化学方程式:
(3)选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前应用最广、最有效的烟气脱硝技术之一。该技术涉及以下反应:4NO(g)+4NH3(g)+ O2(g)=在4N2(g)+ 6H2O(g),在恒容的密闭容器中,下列有关说法中正确的是 (填字母)
A.其他条件不变,使用高效催化剂,烟气中NO的转化率增大
B.单位时间内消耗NH3和NO的物质的量之比为1:1时,反应达到平衡
C.其他条件不变时升高温度,反应的平衡常数减小
D.反应达到平衡后,再向容器中充入等量的反应物,再次达到平衡时,NO的转化率减小
(4)以NO2 、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,该电极的电极反应可表示为
正确答案
(1)①0.56 ②减少CO2的浓度(其他合理答案均可)③<
(2)CH4(g)+2NO2(g)==N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955kJ.mol-1
(3)CD (4)NO2+NO3—-e-=N2O5
(1)①根据表中数据可知,平衡常数为。
②根据数据变化可知,NO浓度减小,氮气浓度增加,CO2浓度减小,说明平衡向正反应方向移动,所以改变的体积是减小CO2的浓度。
③原容器中的NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应。
(2)考查盖斯定律的应用,(①+②+③×4)÷2即得到
CH4(g)+2NO2(g)==N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),所以反应热是
(―574kJ.mol-1―1160kJ.mol-1―-44.0kJ.mol-1×4)÷2=-955kJ.mol-1。
(3)(3)催化剂不能改变平衡状态,A不正确。选项B中反应速率的反应相同,始终成立,B不正确。正反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,C正确。该反应是体积增大的可逆反应,选项D相当于增大压强,所以平衡向逆反应方向移动,转化率降低,D正确,答案选CD。
(4)根据装置图可知石墨Ⅱ通入氧气,是正极,所以石墨I是负极,失去电子,反应式为NO2+NO3—-e-=N2O5。
(2分)一定温度下,由水电离的H+和OH—的物质的量浓度之间存在如下关系:[H+]·[OH—]=kw。同样,对于难溶盐MA,其饱和溶液中的M+和A—的物质的量浓度之间也存在类似的关系:[M+]·[A—]=kw。现将足量的AgCl分别放在5mLH2O,19mL 0.2mol·L—1MgCl2溶液,20mL 0.5mol·L—1NaCl溶液和40mL 0.3 mol·L—1HCl溶液中溶解达到饱和,各溶液的Ag+离子浓度的数值,依次为a、b、c、d,它们由大到小的排列顺序为___________________________。
正确答案
a>d>b>c
Cl―浓度分别是:a、0mol·L—1b、0.4mol·L—1c、0.5mol·L—1d、0.3mol·L—1,由溶度积可知,氯离子浓度越大,银离子浓度越小,a>d>b>c
将2 mol H2O和2 mol CO置于1 L容器中,在一定条件下,加热至高温,发生如下可逆反应:
2H2O(g)2H2+O2 2CO+O2
2CO2
(1)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是___________和___________,或___________和___________。(填它们的分子式)
(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=a mol,n(CO2)平=b mol。试求n(H2O)平="______" 。(用含a、b的代数式表示)
正确答案
(1)H2和H2O,或CO和CO2
(2)2-2a-b
(1)在同一反应容器连续发生了两个反应。只有H2O(g)分解了,CO才能被O2氧化。两反应相互制约,同时达到平衡。但第一反应中H2O和H2与第二个反应无关,同样第二个反应中CO和CO2的浓度与第一个反应无关。(2)从原子守恒角度分析,由CO生成CO2分子内增加的氧原子来源H2O,另外O2中的氧也来源于H2O。因此,n(H2O)反应=2n(O2)+n(CO2)=(2a+b) mol。所以n(H2O)平=[2-(2a+b)] mol。
向密闭容器中通入A mol H2和B mol N2,在一定条件下达到平衡,容器中还剩余Cmol N2。
(1)生成NH3的物质的量为____________。
(2)平衡时H2的转化率为____________。
(3)若将容器体积减小一半,则正反应速率变_______;逆反应速率变_______;N2的转化率变______。
正确答案
(1)2(B-C)mol
(2)3(B-C)/A
(3)大;大;大
(6分)在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
(1)NO的平衡浓度c(NO)= 。
(2)图中表示NO2变化的曲线是 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内气体总物质的量保持不变
c.v逆 (NO)=2v正(O2)
d.容器内气体的密度保持不变
正确答案
⑴ 3.5×10-3mol·L-1 (2)b (3)b c
(1)根据表中数据可知,平衡是NO的物质的量是0.007mol,容积是2L,所以浓度为3.5×10-3mol·L-1。
(2)根据表中数据可知,平时消耗NO的物质的量是0.020mol-0.007mol=0.013mol。所以生成NO2的物质的量也是0.013mol,浓度是6.5×10-3mol·L-1。所以曲线b是正确的。
(3)a不正确,在任何时刻v(NO2)=2v(O2)恒成立。但c是正确的,因为反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比。反应前后体积是减小的,所以物质的量也是减小的。因此当容器内气体总物质的量保持不变时,可以说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中,这二者均是不变的,所以密度始终不变,d不能说明。答案选bc。
(6分)某温度时,在容积为2L的密闭容器中,三种气体物质的量随时间的变化曲线如图所示。请根据图中数据作答。
①列式计算在2分钟内X的化学反应速率
②写出该反应的化学方程式
③达到平衡时,Y的转化率为
正确答案
(6分)①X的化学反应速率0.025mol/(L.S)②化学方程式X+3Y2X
③Y的转化率为 30%
在2min时,X、Y、Z的△n分别为0.1mol、0.3mol、0.2mol,则可知化学方程式为:X+3YX
(14分)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。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,在500oC下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0kJ/mol
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率
v(H2)=______________________________;
②该反应的平衡常数K为__________(精确到小数点后两位)。若提高温度到800oC进行达平衡时;K值__________,n(CH3OH)/n(CO2)比值__________(以上两空填“增大”、“减小”或“不变”);
③平衡时CH3OH的体积分数为__________;
④若在相同条件下,起始时加入物质的量为:a mol CO2、b mol H2和c mol CH3OH、c mol H2O,达平衡后,CH3OH的体积分数仍为。则a、b、c的关系为__________。
(2)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除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,则阴极反应式为______________________________。
正确答案
(1)①0.225mol/(L·min)②5.33 减小 减小
③30% ④a+c="1" b+3c=3
(2)CO2+2e-+H2O=CO+2OH-
略
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