- 化学平衡
- 共20016题
在恒温时,向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体,发生如下反应:
2X(气)+Y(气)2Z(气),压强一定时,测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气),达到平衡,则Z的体积分数为 ;平衡时,气体的总物质的量是 。
(2)若向密闭器中通入X(气)和Y(气)的物质的量分别记为n(X)、n(Y),保持容器容积不变,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则n(X)/n(Y)的取值范围为 。
正确答案
(1)0.4 5mol
(2)2<n(x)/n(y)<5
试题分析:(1)同温、同压条件下,充入物质的物质的量比与原平衡时的比值相同,则两个平衡等效。本题中,开始时X、Y的物质的量比是2:1,后来X、Y的物质的量比是4:2=2:1,所以再达平衡与原平衡等效,Z的体积分数仍是0.4;设Y转化xmol,则X转化2xmol,生成Z2xmol,则有2x/(4-2x+2-x+2x)=0.4,解得x=1,所以平衡时气体的总物质的量是4-2x+2-x+2x=5mol;
(2)设n(X)/n(Y)=a,Y转化xmol,根据(1)知平衡时气体总物质的量是n(X)+ n(Y)-x,则Z的体积分数=2x/(n(X)+ n(Y)-x)=0.4,即x/ n(Y)=(a+1)/6,也是Y的转化率。根据(1)的计算得知原平衡中Y的转化率是50%。保持容器的体积不变,与原平衡比压强减小,压强减小,平衡逆向移动,导致Z的体积分数小于0.4,要想保持Z的体积分数仍为0.4,所以需要增大压强,使平衡右移,Y的转化率将大于50%,所以(a+1)/6>50%,解得a>2;又可逆反应中Y的转化率(a+1)/6<1,解得a<5,所以2
1000℃时,在密闭容器中加入一定量的Na2SO4固体使其发生以下反应并达平衡:Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g),△H<0,在恒温恒容时回答以下问题:
(1)向容器中分别加入以下物质,判断对平衡有无影响,有影响的应填写出平衡移动的方向。
①加入Na2SO4_________________。②加入焦炭________________。
(2)若初时加入的Na2SO4是1.42g,平衡时容器中固体物质质量是1.10g,Na2SO4的转化率是_______________。
(3)若将容器温度升高20℃,H2在混合气体中含量变化用下图中_____ 图表示最合适。
正确答案
(1)①无②正向移动 (2)50% (3) A
(1)考查外界条件对平衡的影响。
①硫酸钠是固体,改变固体的质量,平衡不移动。
②高温下,焦炭和水蒸气反应生成氢气和CO,相当于是降低生成物浓度,增加反应物浓度,所以平衡向正反应方向移动。
(2)设硫酸钠的转化率是x。硫酸钠是0.01mol,则生成硫化钠是0.01x,所以142×(0.01-0.01x)+0.01x×78=1.10,解得x=50%。
(3)由于正反应是放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向进行,氢气的含量增加,所以答案选A。
(16分)I、(1)三种弱酸HA、H2B、HC,电离平衡常数的数值为1.8×10-5、5.6×10-11、4.9×10-10、4.3×10-7(数据顺序已打乱),已知三种酸和它们的盐之间能发生以下反应:①HA + HB- (少量)=A_ + H2B ,②H2B(少量) + C- = HB_ + HC ,③HA(少量) + C- =A_ + HC 。则三种酸对应的电离平衡常数分别为(请填空)
(2)常温下0.1mol/LCH3COOH溶液加水稀释过程,下列表达式数据一定变小是:_______
A c(H+) B c(H+)/c(CH3COOH) C c(H+)·c(OH-)
D c(OH-)/(H+)体积为10mLpH=2醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程pH变化如图:则HX电离平衡常数_____(填大于、等于或小于)醋酸平衡常数;理由是___________________________
II、工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人体及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法。
(1)转化过程中存在平衡2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O能说明反应到达平衡状态的是
A.CrO42-和Cr2O72-的浓度相同 B.2ν(Cr2O72-)=ν(CrO42-)
C.溶液的pH值保持不变 D.溶液颜色保持不变
(2)若1L转化后所得溶液中含铬元素质量为28.6g,CrO42-有10/11转化为Cr2O72-(已知铬元素相对原子质量为52)。①转化后所得溶液中c(Cr2O72-)=
②已知:常温下该反应的平衡常数K=1014,上述转化后所得溶液的pH为
(3)还原过程中的离子反应方程式
(4)若常温下Ksp(Cr(OH)3)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至
正确答案
27.(16分)I、(1)(2分,错一个扣1分,扣完为止)
(2)A(2分)(3)大于(2分) II、(1)CD(2分) (2) ①0.25mol/L(2分)②6(2分)
(3) Cr2O72-+ 6Fe2++14H+ ="==" 6Fe3++ 2Cr3++ 7H2O (2分) (4)5(2分)
I、(1)根据较强酸制取较弱酸的原理可知,反应①说明HA的酸性强于H2B的。②说明H2B的酸性强于HC的,但HB-的酸性弱于HC。③说明HA的酸性强于HC的,即酸性强弱为HA>H2B>HC>HB-。
(2)醋酸存在电离平衡,稀释有利于电离,即在稀释过程中氢离子和CH3COO-的物质的量是增加的,但其浓度是减小的,所以c(OH-)增大。醋酸分子减小,浓度也减小,水的离子积常数和温度有关,不变。所以答案选A。
II、(1)平衡时浓度不再发生变化,但物质的浓度不一定相等,所以A不正确。pH不变说明氢离子浓度不再发生变化,颜色的深浅和浓度有关,所以CD正确。速率之比是化学计量数之比,B不正确。答案选CD。
(2)设1L溶液中CrO42-的物质的量是xmol,则生成Cr2O72-的物质的量是10x/22mol。1L溶液中铬元素的物质的量为0.55mol,则生成Cr2O72-的物质的量是10/11×0.55mol×1/2=0.25mol,所以浓度为0.25mol/L。
(3)根据反应物和生成物可知,方程式为Cr2O72-+ 6Fe2++14H+ ="==" 6Fe3++ 2Cr3++ 7H2O。
(4)根据溶度积常数可知,此时c(OH-)=,所以氢离子浓度为10-5mol/L,则pH是5.
在体积为2 L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=Q,化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
回答下列问题:
(1)Q____0(填 “>”、“<”),升高温度,化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)若某温度下,平衡浓度符合下列关系:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),此时的温度为__________;在此温度下,若该容器中含有1mol CO2、3mol H2、2mol CO、2mol H2O,则此时反应所处的状态为____________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”),此温度平衡时CO2的浓度为___________ mol·L-1;在此温度下,若该容器中含有1.5mol CO2、3.5mol H2、1.5mol CO、1.5mol H2O达到平衡时CO2的浓度为___________ mol·L-1。
正确答案
(1) >(1分) 正反应(1分)
(2)850 ℃(2分) 向逆反应方向进行中(2分) 0.56(2分) 0.56(2分)
试题分析:(1)升高温度,K变大,说明反应为吸热反应。(2)因为c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),可以推出K=1,则温度为)850 ℃。带入Q的运算公式,发现Q>1,平衡逆移。列出平衡时刻各浓度,带入K公式,可以求出变化量,即可求出CO2的浓度。投料为1.5mol CO2、3.5mol H2、1.5mol CO、1.5mol H2O时,相当于投料为1mol CO2、3mol H2、2mol CO、2mol H2O,则构成相同的平衡。
(8分)可逆反应 A(g) + 2B(g) 2C(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,若改变条件,将变化结果(“增大”、“减小”或“不变”)填入空格。
(1) 升高温度,B的转化率 ,v(正) ,v(逆) 。
(2) 保持温度和压强不变,加入惰性气体,则C的物质的量 ,A的转化率 。
(3) 保持温度和体积不变,加入惰性气体,A的转化率 。
(4) 若温度和体积不变,反应从开始到平衡,容器内气体的密度 ,压强 。
正确答案
(1)减小;增大;增大(2)减小;减小(3)不变(4)不变;减小
(1)正反应是放热反应,所以升高温度,正逆反应速率都增大,但平衡向逆反应方向进行,B的转化率降低。
(2)保持温度和压强不变,加入惰性气体,则容器容积增大,所以平衡逆反应方向进行,C的物质的量和A的转化率都是减小的。
(3)保持温度和体积不变,加入惰性气体,物质的浓度不变,平衡不移动,A的转化率不变。
(4)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,所以容器内气体的密度不变,但压强是减小的。
在恒温时,向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体,发生如下反应:
2X(气)+Y(气)2Z(气),压强一定时,测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气),达到平衡,则Z的体积分数为 ;平衡时,气体的总物质的量是 。
(2)若向密闭器中通入X(气)和Y(气)的物质的量分别记为n(X)、n(Y),保持容器容积不变,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则n(X)/n(Y)的取值范围为 。
正确答案
(1)0.4 5mol
(2)2<n(x)/n(y)<5
试题分析:(1)同温、同压条件下,充入物质的物质的量比与原平衡时的比值相同,则两个平衡等效。本题中,开始时X、Y的物质的量比是2:1,后来X、Y的物质的量比是4:2=2:1,所以再达平衡与原平衡等效,Z的体积分数仍是0.4;设Y转化xmol,则X转化2xmol,生成Z2xmol,则有2x/(4-2x+2-x+2x)=0.4,解得x=1,所以平衡时气体的总物质的量是4-2x+2-x+2x=5mol;
(2)设n(X)/n(Y)=a,Y转化xmol,根据(1)知平衡时气体总物质的量是n(X)+ n(Y)-x,则Z的体积分数=2x/(n(X)+ n(Y)-x)=0.4,即x/ n(Y)=(a+1)/6,也是Y的转化率。根据(1)的计算得知原平衡中Y的转化率是50%。保持容器的体积不变,与原平衡比压强减小,压强减小,平衡逆向移动,导致Z的体积分数小于0.4,要想保持Z的体积分数仍为0.4,所以需要增大压强,使平衡右移,Y的转化率将大于50%,所以(a+1)/6>50%,解得a>2;又可逆反应中Y的转化率(a+1)/6<1,解得a<5,所以2
N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应: 2N2O5(g) ≒ 4NO2(g) + O2(g).△H﹥0
(1)反应达到平衡后,若再通入一定量氮气,则N2O5的转化率将________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
则,500s内N2O5的分解速率为_______________。
(3)在T2温度下,反应1000 s时测得NO2的浓度为4.98mol·L-1。则T2 __________ T1。(填“大于”“等于”或“小于”)
正确答案
(1) 不变. (2) 2.96×10-3mol/(L.S). (3) 小于
(1)加入氮气,但不能改变反应物和生成物的浓度,因此平衡不移动,N2O5的转化率不变。
(2)500s内N2O5的浓度减少了(5.00-3.52)mol/L,所以其反应速率是1.48mol/L÷500s= 2.96×10-3mol/(L.S)。
(3)正反应是吸热反应,所以升高温度,平衡向正反应方向进行,NO2的浓度增大。但在温度为T1时,NO2的浓度是5.04mol/L,这说明T2小于T1。
(6分)一定温度下,向一固定容积的密闭容器中充入氢气和溴蒸气发生反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)。达到平衡状态后,下列说法中一定正确的是 ;能说明此反应达到平衡状态的是 。
E.温度和体积一定时,某一生成物的浓度不再变化
F.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
正确答案
ABCEF, ACE
在一定条件下,当正反应速率和逆反应速率相等时,体系中各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。A中反应速率方向相反,且满足速率之比是化学计量数之比,因此反应达到化学平衡状态,正确。B中在任何情况下,都满足,但反应不一定是平衡状态。C中反应速率方向相反,且满足速率之比是化学计量数之比,因此反应达到化学平衡状态,正确。平衡时各种物质的浓度不再发生变化,但物质的浓度不一定相等,D不正确,也不能说明。E正确,也能说明反应达到平衡状态。由方程式可知,反应前后体积不变,所以在任何情况下,压强是相同的,所以不能说明反应达到平衡状态。
(1)在一定温度下,向一个容积不变的容器中,通入2molN2和8molH2及固体催化剂,使之反应。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.2kJ·mol-1。平衡时容器内气体压强为起始时的80%。(写出计算过程)
①平衡时N2的物质的量 , H2的转化率
②达到平衡时,放出的热量为 。
(2)在一个容积为500 mL的密闭容器中,充入5 mol H2和2 mol CO。在一定温度和一定压强下,发生如下反应:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g),经过5 min后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 mol/L,求:(写出计算过程)
①以H2的浓度变化表示的该反应的速率
②达平衡时CO的转化率
③该温度下的K
正确答案
(1)①1摩尔
②37.5%
③92.2kJ
(2)①v(H2)=0.8 mol/(L·min)
②50%
③0.028
试题分析:解:(1)设反应掉的氮气的物质的量为x,即
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)
起始的物质的量(mol) 2 8 0
转化的物质的量(mol) x 3x 2x
平衡的物质的量(mol)2-x 8-3x 2x
根据PV=nRT,所以(10-2x)/10=80%,所以x为1mol,
所以平衡时N2的物质的量为2-1=1mol,
H2的转化率=3x/8=3*1/8*100%=37.5%
达到平衡时,放出的热量=1*92.2kJ=92.2kJ
(2)设反应掉的氢气的物质的量为x,即
2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)
起始的物质的量(mol) 5 2 0
转化的物质的量(mol) x 0.5x 0.5x
平衡的物质的量(mol) 5-x 2-0.5x 0.5x
有因为CH3OH蒸气的浓度为2 mol/L,所以0.5x=2×0.5,所以x=2mol,
所以以H2的浓度变化表示的反应速率v(H2)="2/0.5/5=0.8" mol/(L·min),
达平衡时CO的转化率=1/2×100%=50%,
K=c(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=2/(6*6*2)=0.028。
点评:本题综合考查了化学反应,平衡常数的相关计算,有一定的综合性,考查的知识点比较全面,是一道不错的计算题
一定条件下,可逆反应:A2+B22C达到平衡。经测定,平衡时c(A2)=0.5mol/L,c(B2)=0.1mol/L,c(C)=1.6mol/L,若A2、B2和C的起始浓度分别为amol/L,bmol/L,cmol/L。
请回答:
(1)a、b应满足的关系是 (2)a的取值范围是
正确答案
(1)a-b=0.4
(2)0.4≤a≤1.3
试题分析:(1)根据化学方程式得A2、B2的物质的量浓度的变化量相等,所以有0.5-a=0.1-b或a-0.5=b-0.1,化简得a-b=0.4;
(2)若反应正向进行,C的起始浓度最小是0,则A转化的最大浓度是1.6mol/L/2=0.8mol/L,所以a最大是0.5+0.8=1.3;b应是≥0,所以由a-b=0.4得a≥0.4,综合起来0.4≤a≤1.3。
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