- 化学平衡
- 共20016题
（14分）金属钛素有“太空金属”、“未来金属”等美誉。工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛并得到副产品FeSO4·7H2O(绿矾)的工艺流程如下图所示。
已知：TiO2+在一定条件下会发生水解；钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），含有少量SiO2杂质；其中一部分铁元素在钛铁矿处理过程中会转化为+3价。
（1）黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，写出步骤①化学反应方程式：_________；
步骤②中，加入铁粉的主要目的是 。
（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的 （填字母序号）。
a．熔沸点差异 b．溶解性差异 c．氧化性、还原性差异
（3）步骤②、③、④中，均涉及到的操作是 （填操作名称）；在实验室完成步骤⑤“灼 烧”所需主要仪器有 。
（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:
。
（5）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为 。
（6）实验室通过下面方法可测定副产品绿矾中FeSO4·7H2O的质量分数。
a．称取2.85g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25．00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.01mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为19．00mL（滴定时发生反应的离子方程式为：Fe2+＋MnO4-＋H+→Fe3+＋Mn2+＋H2O 未配平 ）。
计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 （用小数表示，保留二位小数）。
正确答案
（14分）（1）FeTiO3＋2H2SO4===FeSO4＋TiOSO4＋2H2O； （2分）
将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2＋被氧化 （2分）
（2）b （1分）
（3）过滤 （1分） 坩埚（酒精灯、三脚架、泥三角不填不扣分，填错扣分，“坩埚”错别字不给分）（2分）
（4）溶液中存在平衡：TiO2+ + 3H2O 
平衡正向移动，生成Ti(OH)4。 （2分）
（5）MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ ="==" Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O （2分）
（6） 0.93（2分）
试题分析：（1）钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），酸溶后得TiO2+和Fe2+，所以步骤①化学反应方程式为：FeTiO3＋2H2SO4===FeSO4＋TiOSO4＋2H2O；因为一部分铁元素在钛铁矿处理过程中会转化为+3价，所以加入铁粉目的是将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2＋被氧化；
（2）步骤③中，冷却、结晶将物质分离，是利用了物质的溶解性的不同，所以答案选b；
（3）步骤②、③、④中都是固、液分离，所以涉及到的操作是过滤；步骤⑤“灼烧”所需主要仪器有坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角；
（4）步骤④溶液中存在平衡：TiO2+ + 3H2O
（5）废液中含有未结晶的Fe2+，与二氧化锰发生氧化还原反应，生成Fe3+、Mn2+，离子方程式为MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ ="==" Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O ；
（6）根据得失电子守恒规律，n(FeSO4·7H2O)=5n(KMnO4),250mL的溶液中n(FeSO4·7H2O)=19．00×10-3L×0.01mol/L×10×5=9．5×10-3mol，所以绿矾样品中FeSO4·7H2O的质量分数为9．5×10-3mol×278g/mol÷2.85g=0.93。
活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L密闭容器中加入NO和
活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：
(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式： 。
(2)上述反应在T1℃时的平衡常数为K1，在T2℃时的平衡常数为K2。
①计算K1＝ 。
②根据上述信息判断，T1和T2的关系是 (填序号)。
a．T1＞T2 b．T1＜T2 c．无法比较
(3)在T1℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是 (填序号)。
a．增大c(NO) b．增大压强
c．升高温度 d．移去部分F
正确答案
(1)C＋2NO
(1)由T1℃、T2℃时，活性炭、NO物质的量变化与E、F物质的量变化关系可知化学计量数之比为1∶2∶1∶1，由此写出化学方程式。(2)①T1℃时，NO的平衡浓度为0.04 mol/L，而CO2、N2的平衡浓度均为0.03 mol/L，则K1＝
（6分）一定温度下，在2L密闭容器中充入N2和H2合成NH3，其起始浓度分别为：c（N2）=2mol/L，c (H2 ) =3mol/L，此时压强为5.05×105Pa, 达平衡后测得NH3占总体积的25%。（1）求平衡时的压强；（2）平衡时混合气体对H2的相对密度。
正确答案
（1） 4.04 ×105 Pa （2）7.75
N2(g)+3H2(g)
4mol 6mol 0
a 3a 2a
4--a 6---3a 2a
2a/(10-2a)×100%=25% a==1mol
P1:P2===N1:N2 P1==5.05×105Pa
N1==10mol N2==8mol P2==4.04×105Pa
M混==（4mol ×28g/mol+ 6mol ×2g/mol）/8mol ===15.5g/mol
D====7.75
（6分）分别为0.6mol和0.5mol的A、B两种气体，充入0.4L密闭容器中发生反应：3A(g)+B(g) 
（1）m值为 ；
（2）B的转化率为 ；
（3）平衡时容器内物质的总物质的量为 ；
正确答案
（1）2 （2分）（2） 20% （２分）（３）1.1mol（２分。没单位扣１分）
（1）D的平均反应速率为0.1mol·L-1·min-1，则生成D是0.1mol·L-1·min-1×0.4L×5min＝0.2mol，物质的变化量之比是相应的化学计量数之比，所以m＝2。
（2）生成C是0.2mol，则消耗B是0.1mol，所以B的转化率是0.1÷0.5×100％＝20％。
（3）由于反应前后体积不变，所以物质的量也是不变的，即还是1.1mol。
一定温度下2 L的恒容容器甲中,加入2 mol碳和2 mol CO2发生如下反应: C(s)+CO2(g) 
(1)该反应的ΔS 0(填“>”、“<”或“=”)。在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)列式并计算上述温度下此反应的平衡常数 (结果保留一位小数)。
(3)向上述平衡体系中再通入CO2,则CO2的转化率 (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)。
(4)相同温度下,2 L的恒容容器乙中加入4 mol碳和4 mol CO2,达到平衡。请在图中画出乙容器中CO2的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。(注明平衡时CO2的物质的量)
(5)相同温度下,2 L的恒容容器丙中加入4 mol碳、4 mol CO2和4 mol CO。开始反应时v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。
正确答案
(1)> 较高
(2)K=c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.38≈4.0
(3)减小
(4)
(5)>
(1)根据方程式可知,该反应是熵值增加的,由于反应是吸热反应,根据ΔG=ΔH-TΔS,要使该反应自发进行,ΔG<0,则需要在高温下。
(2)平衡时CO2的物质的量是0.76 mol,则消耗CO2是(2-0.76) mol="1.24" mol,所以生成CO是2.48 mol,因此CO2和CO的浓度分别是0.38 mol/L和1.24 mol/L,所以K=c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.38≈4.0。
(3)增大CO2的浓度,则平衡向正反应方向移动,但CO2的转化率降低。
(4)由于CO2的浓度增大,所以反应速率加快,达到平衡的时间减少。设消耗CO2 x mol,则生成CO为2x mol,所以有K=c2(CO)/c(CO2)=x2/(2-0.5x)=4.0,解得x="2" mol,据此可画出示意图。
(5)由于此时c2(CO)/c(CO2)=22/2=2<4.0,所以反应向正反应方向移动,则正反应速率大于逆反应速率。
在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)
(1)x值等于
(2)A的转化率为
(3)生成D的反应速率为
(4)如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的质量分数 （填增大、减小或不变）
(5)在此温度下，该化学反应的平衡常数k=
正确答案
（1）x=2 （2）60% （3）0.2 mol / (L·s)
（4）不变 （5）k=1/2 (6)B 4/3
考查可逆反应的有关计算，一般采用三段式。
（1）达到平衡状态, 生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol／L，所以生成C是0.4mol/L×2L＝0.8mol，由于变化量之比是相应的化学计量数之比，因此x＝2.
3A(g)+B(g)
起始量（mol） 2 2 0 0
转化量（mol） 1.2 0.4 0.8 0.8
平衡量（mol） 0.8 1.6 0.8 0.8
所以（2）A的转化率为1.2÷2×100％＝60％。
（3）生成D的反应速率为
（4）反应前后体积不变，所以如果增大反应体系的压强，平衡不移动，因此平衡体系中C的质量分数不变。
（5）在此温度下，该化学反应的平衡常数k=
（6）C和D各4/3mol，相当于A是2mol，B是2/3mol。要使平衡等效，则必需使A和B的物质的量分别都等于2mol，因此还需要加入4/3mol的B。
某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究。在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为
回答下列问题：
（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K1＝___________。
（2）25℃，该水溶液的pH为___________，（已知：1g2＝0.3，lg3＝0.5）在苯体系中HA的转化率为___________。
（3）在苯中，HA发生二聚：2HA
（4）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足
正确答案
（1）
试题分析：（1）HA在水溶液中电离：HA
（12分）在2 L密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，发生反应：N2＋3H22NH3
（1）该反应是否属于氮的固定？ （填“是”或“否”）
（2）充分反应后， （填“能”或“不能”）得到2 mol NH3？为什么？
（3）下列能判断反应达到平衡状态的是
（4）若经5ｓ后，剩下的N2为0. 5 mol，则用H2浓度变化来表示的反应速率是多少？
5ｓ末NH3浓度是多少？
正确答案
（1）是； （2）不能；因为该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物
（3）AD （4）0. 15 mol·Ｌ－1·ｓ－1；0. 5 mol·Ｌ－1
（1）游离态的氮直接转化为化合态的氮的过程是氮氮固定，所以该反应属于氮的固定。
（2）由于这是1个可逆反应，所以1 mol N2和3 mol H2发生反应，不可能生成2mol氨气。
（3）在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态。所以A正确。平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，因此B不正确。选项C中反应速率的方向是相同的，所以不能说明。由于反应前后体积是变化的，所以压强也是变化的。因此当压强不再发生变化时，可以说明反应达到了平衡状态。
（4） N2＋3H22NH3
起始量（mol） 1 3 0
转化量（mol） 0.5 1.5 1.0
平衡量（mol0 0.5 1.5 1.0
所以用H2浓度变化来表示的反应速率是
此时氨气的浓度是
（共10分）已知合成氨反应为：N2 + 3H2
（1）以N2表示这2min内该反应的反应速率？
（2）此时氢气的转化率？
（3）平衡时NH3的体积分数？（保留1位小数）
（4）平衡时容器中的压强与开始压强之比？
（5）平衡时容器中气体的平均摩尔质量？
正确答案
（1）0.05 mol/L.min （2）12% （3）6.7% （4）33/35 （5）10g/mol
N2 + 3H2
2mol 5mol 0
0.2mol 0.6mol 0.4mol
1.8mol 4.4mol 0.4mol
V(N2)=0.2mol／2L.2min=0.05 mol/L.min ﹠H2=0.6mol／5mol=12%
NH3℅=0.4mol／6.6mol="6.7%" p2／p1=n2／n1=6.6mol／7mol="33/35"
M=m／n=(28×2+5×2)／6.6mol=10g/mol
（7分）在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N2＋3H2⇌2NH3已知加入1 mol N2、4 mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见表中已知项），在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变，对下列编号①～③的状态，填写表中空白。
已知编号
始态的物质的量(mol)
平衡时NH3的
物质的量（mol）
N2
H2
NH3
已知
1
4
0
a
①
1
0.5a
②
1.5
6
0
③
m
n( n≥4m)
正确答案
① n (N2)="0" (1分) n (H2)="0.5" (1分) ② n(NH3)="1.5a" (1分)
③始态NH3为：2(n-4m) (2分) 平衡时NH3为(n-3m)a (2分)
（1）在保持恒压时要使平衡等效，则最初的投料的比值是相同的，根据题意可知最初的氮气和氢气的体积之比是1︰4的，所以通过方程式换算后的氮气和氢气的体积之比必须满足1︰4。在实验③中设氨气的物质的量是x，则xmol氨气可以生成0.5xmol氮气和1.5xmol氢气，则一定有
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