- 化学平衡
- 共20016题
(12分)在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为
、
及
。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。
所改变的条件是:②_______________ ;③_______________ ;
(2)实验②平衡时B的转化率为_________ ;
实验③化学平衡常数____________ ;(取三位有效数字)
(3)该反应的_________0,判断其理由是__________ __
正确答案
(1)使用催化剂(2分);升高温度(2分) (2)40% 234(各2分)
(3)>,升高温度,平衡向正反应方向移动(各2分)
(1)②使用了(正)催化剂;理由:因为从图像可看出,两者最终的平衡浓度相同,即最终的平衡状态相同,而②比①所需要的时间短,显然反应速率加快了,故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂;③升高温度;理由:因为该反应是在溶液中进行的反应,所以不可能是改变压强引起速率的改变,又由于各物质起始浓度相同,故不可能是改变浓度影响反应速率,再由于③和①相比达平衡所需时间短,平衡时浓度更小,故不可能是改用催化剂,而只能是升高温度来影响反应速率的
(2)不妨令溶液为1L,则②中达平衡时A转化了0.04mol,由反应计量数可知B转化了0.08mol,所以B转化率为;同样在③中A转化了0.06mol,则生成C为0.06mol,体积不变,即平衡时c(c)=0.06mol/L,所以平衡常数为
(3)﹥0;理由:由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小,即A的转化率升高,平衡向正方向移动,而升温是向吸热的方向移动,所以正反应是吸热反应,
﹥0
(8分)某温度下,在2L密闭容器中,3种气态物质 X、Y、Z的物质的量随时间变化曲线如图,
⑴① 该反应的化学方程式是_____________________。
②在t1min时,该反应达到了__________状态,下列可作为判断反应已达到该状态的是__________
⑵ ①若上述反应中X、Y、Z分别为NH3、H2、N2,且已知1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ的热量,则该反应的热化学反应方程式为:__________________________。
②两位同学讨论放热反应和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应,乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们说法正确的是______同学。
正确答案
(8分)⑴① 2X 3Y + Z 。② 平衡, CD 。
⑵ ① 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) △H=+92KJ/mol。② 乙
(1)①从图像可看出从反应开始到平衡状态,X、Y、Z的△n分别为:0.8mol、1.2mol、0.4mol,所以该反应的化学方程式是2X 3Y + Z
②本反应是一个恒容的、气体系数改变的可逆反应,所以压强是个变量,它保持不变时即为平衡状态;另D项生成Z与生成X恰好分别表示正、逆反应速率,且符合两物质的系数比,能表明正逆反应速率相等,即达到平衡状态。而AB两项不能表明正逆反应速率相等。
(2)①注意方程式系数与反应热的对应关系
②加热是反应的条件,与反应是否为吸热反应没有本质上的联系,故甲错。但如果需要持续加热,那可以肯定反应体系需要吸收能量,是吸热反应
(10分)运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”);使用催化剂反应的△H (填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(2)已知:O2(g) = O2+(g)+e- H1=+1175.7 kJ·mol-1
PtF6(g)+e-=PtF6-(g) H2=-771.1 kJ·mol-1
O2PtF6(S)=O2+(g)+PtF6-(g) H3=+482.2 kJ·mol-1
则反应O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6-(s)的 H="_____________" kJ·mol-1。
(3)已知:2NO2(g) N2O4(g) △H=-57.2kJ·mol-1。一定温度下,一定体积的密闭容器中充入NO2进行反应:2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡。写出该反应的平衡常数表达式: ,升高温度,该反应的平衡常数K值将 (填增大或减小或不变);
若其他条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母序号)
(4)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显 性(填“酸”、“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb= 。
正确答案
(1)向左 不改变 (2)-77.6 (3)c(N2O4)/c2(NO2) 减小 BC
(4)中
(1)在恒压条件下加入氩气,则容积增大,导致原平衡中各物质的浓度同等比例减小,所以平衡向气体体积增大的方向即向左移动;催化剂仅是改变化学反应速率,不会影响焓变。
(2)根据盖斯定律,将化学方程式①+②-③叠加即得到O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6-(s)。
(3)平衡常数是指在一定条件下的可逆反应中,当反应达到平衡时生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值。因为反应是放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。减小反应物浓度平衡向逆反应方向移动,转化率降低。温度降低平衡向正反应方向移动,转化率增大,升高温度正好相反。因为反应物和生成物都只有一种,所以增加NO2的物质的量,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,转化率增大。
(4)由溶液的电荷守恒可得: c(H*)+c(NH4*)=c(Cl-)+c(OH-),已知c(NH4*)=c(Cl-),则有c(H*)=c(OH-),溶液显中性;电离常数只与温度有关,则此时NH3·H2O的电离常数
Kb=[c(NH4*)·c(OH-)]/c(NH3·H2O)=(0.01mol·L-1·10-7mol·L-1)/(amol·L-1-0.01mol·L-1)
= 10-9/( (a-0.01)mol·L-1。
(4分)有可逆反应A+B2C在不同温度下经过一定时间,混合物中C的百分含量与温度关系如下图所示,那么:
(1)反应在___________________温度下达到化学平衡;
(2)此正反应为______________________热反应;
(3)由T1向T2变化时,V正____________V逆(填>、<、=);
(4)由T3向T4变化时,V正_____________V逆(填>、<、=).
正确答案
(1)T3;(2)放;(3)>;(4)<
根据图像可知随着温度的升高,生成物C的含量逐渐增大,这说明此时反应并没有达到平衡状态,所以正反应速率大于逆反应速率。当C的含量达到最高时,反应即达到化学平衡状态。平衡后温度继续升高,C的含量反而降低,所以温度升高平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率大于正反应速率,正反应是放热反应。
(8分)在真空密闭容器内加入a mol PH4I固体,在一定温度下发生如下反应
PH4I(S)PH3(g) + HI(g) ① ;
4PH3(g) P4(g)+ 6 H2(g) ② ;
2HI(g)H2(g) + I2(g) ③
以上三反应建立平衡后,测得HI为b mol,I2(气)为c mol,H2为d mol。求:
⑴平衡后,容器内P4(气)和PH3的物质的量(用代数式表示):n(P4)= ,n(PH3)= 。
⑵ a,b,c三者的关系服从a > (填含b,c的代数式)。
⑶平衡后,增大压强,容器内n(I2) , n(PH4I) (增加、减少、不变)
正确答案
(8分)(1)(d-c)/6 b+8/3c-2/3d (2) b+2c (3) 减少 增加
由题知I2(气)为c mol,则HI分解生成的H2为c mol,PH3分解生成的H2为d mol- c mol,
生成的P4为(d-c)/6 mol,PH4I分解生成的HI、PH3均为2c mol+b mol,则a >2c mol+b mol,
PH3在第②个反应中消耗2(d-c)/3,则PH3剩下b+8/3c-2/3d。增大压强,①②两个反应均逆向移动,第③个反应加压平衡不移动但由于前2个反应均逆向移动,使其也逆向移动,即n(I2) 减少、n(PH4I)增加。
PH4I(S)PH3(g) + HI(g) ① ; 4PH3(g)
P4(g)+ 6 H2(g)② ;
2c mol+b mol 2c mol+b mol (d-c)/6 d mol- c mol
2HI(g)H2(g) + I2(g) ③
c mol c mol
(21分)(1)用50mL 0.55mol/L NaOH溶液和50mL 0.25mol/L H2SO4溶液来做中和热测定的实验,测得溶液在反应前后的温度变化为t1℃~t2℃(t2>t1),混合后溶液的比热容为c = 4.18J/(g·℃),溶液的密度都近似为1g/mL,中和热△H=__________(填表达式,不用化简);若将H2SO4溶液换成相同物质的量浓度的CH3COOH溶液,测得的△H______填(“偏大”、“偏小”或“相同”);若将稀硫酸换成浓硫酸来做该实验,测得的△H_______(填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)某高能化学物质N2H2内,氮元素的杂化类型为____,电子式为____,一个分子中有σ键 个 ,π 键 个。
(3).在密闭容器中进行可逆反应: CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),(正反应放热),达到平衡后,只改变其中一个条件,对平衡的影响是:
①增大容器的体积,平衡 移动(填“正向”“逆向”“不”),反应混合物的颜色 。(填“变深”“变浅”“不变”)
②容器体积不变:若通人CO2气体,平衡 移动,反应混合物的颜色 。若通人N2气体,平衡 移动,反应混合物的颜色 。③加入催化剂,平衡 移动。
(4)下表是几种常用燃料(1 mol)完全燃烧时放出的热量:
①从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料是________。
②写出管道煤气中的一氧化碳燃烧热的热化学方程式_______________________
③充分燃烧1 mol表中各种燃料,排放出二氧化碳的量最多的是________。
④矿物燃料储量有限,而且在燃烧过程中会产生污染。根据能源多样化的发展战略,我国开发利用的绿色能源有________等。
正确答案
(21分)(1) 偏大 偏小(各2分)
(2)sp2杂化 3 1 (各1分)
(3)不,变浅 逆向 变深 不 不变 (各1分)
(4)(1)甲烷(1分) (2)CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.6 kJ·mol-1
(2分)
(3)乙醇(1分) (4)氢能、太阳能(或风能、地热能)(1分)
(1),CH3COOH为弱酸,在与NaOH溶液反应的过程中存在弱酸的电离,而电离吸热,放出的热量有一部分被吸收,所以放出的热量减少,但由于焓变前面有一个负号所得测得的焓变偏大,若将稀硫酸换成浓硫酸,由于浓硫酸稀释过程中会放热,所以放出的热量会增大,焓变前有一个负号所以测得的焓变偏小。
(2)每个N原子周围有5个电子,再加上氢原子的一个电子,每个N原子周围有6个电子,可以形成3对电子对,所以结合分子的结构可判断N采取的杂化方式为sp2杂化,电子式为
,由电子式可知1个分子中有3个σ键 ,1个π 键。
(3)①增大容积,相当于减小压强,平衡向体积增大的方向移动,但是该反应前后体积没有发生变化,所以增大容积该平衡不发生移动,但是由于增大容积二氧化氮的浓度的减小,所以颜色变淡。②通入CO2气体,CO2的浓度增大平衡向逆向移动,反应混合物的颜色变深,若通人N2气体,平衡体系的压强增大但平衡不发生移动反应混合物的颜色不变。③催化剂对平衡无影响所以加入催化剂,平衡不移动。
(4)①从热量角度分析,等量的气体燃料甲烷燃烧放出的热量最多,所以此题填甲烷;
②一氧化碳燃烧热的热化学方程式CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.6 kJ·mol-1
③充分燃烧1 mol表中各种燃料产生的二氧化碳的量炭粉(C)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)都是1mol,氢气为0,乙醇为2mol,所以产生二氧化碳最多的是乙醇。
④绿色能源有太阳能、风能、氢能、潮汐能、地热能。
(14分)T℃时,将3mol气体A和1mo1气体B通入容积为2L且固定不变的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g),2min时反应达到平衡状态(温度不变),此时容器内剩余了0.8molB,并测得C的浓度为0.4mol/L。请填写下列空白:
(1)从反应开始到平衡状态,生成C的平均速率为 ;X= ;
(2)若向原平衡混合物的容器中再充入amolC,在T℃达到新的平衡,此时B的物质的量为n(B)= ;
(3)保持温度和容积不变,对原平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡
向右移动的是 ;
A.均减半 B.均加倍 C.均增加0.4mol D.均减少0.4mol
(4)若上述可逆反应的热化学方程式为:
3A(g)+B(g) xC(g) ;△H =-QKJ/mol (Q>0)
①若可逆反应达到平衡后升高体系温度,正反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将 (填“左移”、“右移”或“不移动”)
②若可逆反应达到平衡后增大压强,则体系温度将 (填“升高”、“降低”或“不变”)
③若可逆反应达到平衡后,加入A,则△H (填“变大”、“变小”或“不变”
正确答案
(1)0.2mol·L-1 ·min-1;4(2)(0.8 +0.2a)mol(3)D(4)①加快;左移②不变③不变
(1)2min达平衡时,容器中剩余0.8molB,则消耗0.2molB,c(C)=0.4mol·L-1,则n(C)=0.8mol,v(C)=0.4mol·L-1/2min=0.2mol·L-1 ·min-1。根据反应:3A(g)+B(g) xC(g),x=0.8mol/0.2mol=4。
(2)向原平衡混合物的容器中再充入amolC,在T℃达到新的平衡与原平衡等效,此时B的含量为20%。设有4xmol C转化为B,达平衡时n(B)=(0.8 + x)mol,则有:,解得x=0.2a,故达平衡时n(B)=(0.8 +0.2a)mol。
(3)由于反应前后气体总物质的量不变,选项A、B,调整后相当于将原平衡起始量均减半或均加倍,而比例不变,达平衡时仍与原平衡等效;选项C,将均增加0.4mol分两步完成:先加入0.4molC,这与(1)相同仍为等效平衡,再加入0.4molA和0.4molB,此时使得反应体系中n(A): n(B)< 3:1,根据勒沙特列原理,化学平衡要向逆向移动;选项D,将均减小0.4mol分两步完成:先减小0.4molC,这与(1)相同仍为等效平衡,再减小0.4molA和0.4molB,此时使得反应体系中n(A): n(B)> 3:1,根据勒沙特列原理,化学平衡正向移动。
(4)①升高温度,反应速率加快,平衡向着吸热反应方向移动(左移)。
②由于反应前后气体总物质的量不变,增加压强平衡不移动。
③由于△ H表示3molA(g)与1molB(g)完全反应释放出的热量,所以达平衡后再加入A,对△H无影响,其值也不变。
(7分)将1 mol CO和1 mol H2O充入某固定容积的容器中,在某条件下达到平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),此时有
的CO转化为CO2。计算平衡状态下混合气体中CO2的体积分数。
正确答案
33.3%
由于该反应是气体分子数目不变的反应,所以最后混合气体共有2 mol,而生成的CO2是 mol,所以平衡时CO2的体积分数为:
mol×
×100%=33.3%。
(5分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数K与温度t的关系如下:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数K = 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)800℃,固定容器的密闭容器中,放入混合物,其始浓度为c(CO) =" 0.01" mol/L, c(H2O) =" 0.03" mol/L, c(CO2) =" 0.01" mol/L,c(H2) =" 0.05" mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 __ _(填“大”、“小”或“不能确定”)。
(4) 830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为 _____,H2的转化率为 ________。
正确答案
(1) K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) (2)吸热 (3)小 (4) 1/3, 2/3
试题分析:(1)化学平衡常数:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。故该反应的化学平衡常数为K =c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)
(2)随着温度的升高,平衡常数越来越大,说明反应向正反应方向进行,故改反应为吸热反应。
(3)由投放物的浓度可知,相当于多投了H2,故反应向正反应方向进行,H2O的消耗速率比生成速率小。
(4)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
始态 2 1 0 0
反应 a a a a
终态 2-a 1-a a a
830℃时的平衡常数K=1.0,故得K=a.a/(2-a)(1-a)=1 即a=2/3,故平衡后CO2的转化率为
(2/3)÷2=1/3,H2的转化率为(2/3)÷2=2/3
点评:此题考核了平衡常数的定义及算法,学生只要理解了平衡常数,就能较好的做此类题,难度不大。
将4 mol SO3气体和4 molNO置于2L容器中,一定条件下发生如下可逆反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化):2SO3(g) 2SO2+O2、2NO+O2
2NO2
⑴当上述系统达到平衡时,O2和NO2的物质的量分别为n(O2)="0.1" mol、n(NO2)="3.6" mol,则此时SO3气体的物质的量为 。
⑵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SO3和 ,或NO和 (填它们的分子式)。
⑶在其它条件不变的情况下,若改为起始时在1 L容器中充入2 molNO2和2 molSO2,则上述两反应达到平衡时,c(SO2)平= mol/L。
正确答案
⑴0.2 mol ⑵SO2、NO2 ⑶1.9
(1)NO2的物质的量是3.6mol,则消耗氧气的物质的量是1.8mol,所以最初生成的氧气是1.9mol,则分解的三氧化硫是3.8mol,所以平衡时三氧化硫的物质的量是0.2mol。
(2)根据原子守恒可知,两种气体一定不能同时是三氧化硫和二氧化硫,以及NO和NO2。
(3)根据题意可知,此时平衡一定是等效的,所以平衡时SO2的浓度还是1.9mol/L。
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