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题型:填空题
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填空题

在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入l0L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol/L。则,氢气的转化率为        ;该温度下,反应的平衡常数为            ;已知该反应为放热反应,当降低温度时,反应的平衡常数会         (填“变大”、“变小”或“不变”)。

正确答案

( 6分) 20﹪    0.25  变大    (各2分)

试题分析:该反应的化学方程式是H2  +   I22HI

起始浓度(mol/L)             0.01    0.01    0

转化浓度(mol/L)             0.002   0.002   0.004

平衡浓度(mol/L)             0.008   0.008   0.004

所以氢气的转化率是

该温度下,反应的平衡常数为

正反应是放热反应,则降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数变大。

点评:该题是中等难度的试题,该题也是高考中的重要考点和题型。该题基础性强,侧重能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生的规范答题能力和逻辑推理能力。

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题型:填空题
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填空题

(10分)一定温度时,在容积一定的密闭容器中,反应A(s)+B(g)C(g)+D(g)达到平衡后,升高温度容器内气体的密度增大。请回答下列问题:

(1)正反应是        (填“放热”或“吸热”)反应;该反应的化学平衡常数的表达式是             

(2)能判断该反应一定达到平衡状态的依据是 。(填写字母编号)

A. 体积分数组成C%=D%

B. 单位时间内生成n moAl的同时生成n molC

C. 温度和体积一定是,某一生成物浓度不再变化

D. 温度和体积一定是,容器内压强不再变化

(3)该反应的正反应速率随时间变化的关系如右图所示。

T2时改变了某种条件,改变的条件是     。(填写字母编号)

A.升温           B.加压         C.催化剂       D.增加A的量

(4)升高温度到T℃时,在一密闭容器中充入2mol A和3mol B,发生上述反应。平衡后测得K=1。然后在温度不变的情况下,扩大容器容积至原来的10倍,结果A的百分含量始终未改变,则此时B的转化率是        

正确答案

(1)吸热   K=[ c(C)·c(D)]/ c(B)

(2)BCD

(3)B

(4)40%

试题分析:(1)升高温度容器内气体的密度增大,又容器的体积一定,因此,平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,其平衡常数

(2)体积分数组成C%=D%,不能判断反应达到平衡状态。反应达到平衡状态时,正反应速率与逆反应速率相等。

(3)由图像可知,改变条件后,正反应速率增大,且平衡向逆反应方向进行。符合此条件的为C增大压强。

(4)“扩大容器容积至原来的10倍,结果A的百分含量始终未改变”说明此时平衡不发生移动,则B的转化率保持不变。根据“三段式法”计算:设容器的体积为V

A(s)+B(g)C(g)+D(g)

起始(mol)   2    3         0     0

变化(mol)   x    x         x     x              

平衡(mol) 2-x  3-x       x     x    

,此时B的转化率为:

点评:本题是对化学平衡的综合考查。对于平衡状态的确定,必须是正逆反应的反应速率相等,即达到平衡状态;对于平衡转化率的计算,应利用三段式法,可以使得计算过程较为有条理性。

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填空题

在一定条件下,1mol N2和3mol H2混合后充分反应,达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍,则氮气的转化率为            。若在同一个容器中,在相同的温度下,向容器中充入NH3,为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同,则起始时充入的NH3的物质的量为               

正确答案

30%;2mol。

⑴设氮气转化的物质的量为x,则

N2 +  3H    2NH3

初始物质的量/mol:   1       3            0    

转化物质的量/mol:   x       3x           2x     

平衡物质的量/mol: 1—x     3—3x         2x     

依题意,可得: =2g/mol×5

解得:x=0.3mol

则,A的转化率为:α=×100%=30%

⑵若在同一个容器中,在相同的温度下,向容器中充入NH3,为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同,这是等效平衡问题。在等温等容的条件下,只要化归原值即可,则所加的NH3的物质的量应为2mol。

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填空题

请回答下列问题:

(1)分别用浓、稀硝酸溶解等量的两份铜粉,消耗硝酸的物质的量较少的是____         硝酸(填“浓”或“稀”),相应的离子方程式是                

(2) 800℃时,在2 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO和1mol O2发生反应,2NO(g)+O2(g)2NO2(g),经5min达到平衡,测得c(NO)=0.5mol/L,并放热Q kJ。

①5 min内 v(O2)=               

②该条件下,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的△H=               

③若向平衡混合物中再充入NO、NO21mol,此时v          v(填“>”、“=”或“<”)。

④若向平衡混合物中仅充入1mol NO2,平衡向____        (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。达新平衡时,NO2的体积分数____       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO,可以在强碱性条件下加入铝粉除去(反应过程中无气态产物生成。加热反应后的溶液有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体逸出)。请写出该反应的离子方程式____             

正确答案

(1)稀;3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO↑+4H2O

(2)①0.05 mol/(L·min) ②-2Q kJ/mol ③= ④逆向;增大

(3)2Al+NO2+OH+2H2O=2AlO2+NH3·H2O

试题解析:(1)浓硝酸还原产物为NO2,稀硝酸还原产物为NO,转移电子数相同时,稀硝酸的用量少。

(2)①,则v(O2)=0.05mol·L-1·min-1

②反应消耗NO:2mol-0.5mol/L×2L=1mol,放热QkJ,则消耗2molNO放热2QkJ。

③根据题中数据可知,平衡时NO、O2、NO2的物质的量浓度分别为0.5mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L,则该温度下的平衡常数: =4,加入NO、NO2各1mol,则NO、NO2浓度改变相同,因此Qc=K,平衡不移动,则正、逆反应速率相等。

④充入NO2则产物浓度增大,平衡逆向移动。因NO2浓度增大,因此平衡时其体积分数增大。

(3)根据加热反应后的溶液有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体逸出可知有氨水生成,则Al失电子,NO2-得电子,根据氧化还原反应电子得失守恒及电荷守恒,可写出化学方程式。

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题型:简答题
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简答题

甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ   CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。

(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为          

②图中的P1    P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为           。

(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。

③该反应的△H    0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是     

④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

 

a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

b.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。

正确答案

(共16分)

(1)(7分)①0.003mol/(L·min)(2分)   ②<(2分)       2.25×10-4(3分)  ­

(2)(9分)③<(2分) BD(2分)  

④a.(见下表,3分)  

 

b.(见下图,2分)

试题分析:(1)①起始时c(CH4)=1.0mol/100L=0.01mol/L,读图可知平衡时CH4转化率为0.5,则CH4的变化浓度为0.01mol/L×0.5=0.005mol/L,根据化学反应速率计算公式可知,v(CH4)= 0.005mol/L÷5min=0.001mol/(L•min),根据系数之比等于速率之比可知,v(H2)="3" v(CH4)= 0.003mol/(L•min);②I是气态物质体积增大的反应,因此增大压强平衡左移,CH4转化率减小,减小压强平衡右移,CH4转化率增大,即压强越小,CH4转化率越大,读图可知,200℃、P1时CH4转化率大于200℃、P2时CH4转化率,说明P1< P2;在P1、100℃时,

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

起始浓度/ mol·L-1      0.01    0.02       0      0

变化浓度/ mol·L-1     0.005    0.005     0.005  0.015

平衡浓度/ mol·L-1     0.005    0.015     0.005  0.015

K="[" c(CO)•c3(H2)]/[ c(CH4)•c(H2O)]= [0.005×0.0153]/[ 0.005×0.015]=2.25×10ˉ4

(2)③II是气态物质体积减小的反应,不符合熵增原理,则正反应符合焓判据,△H<0;正反应是放热反应,升高温度平衡左移,甲醇产率减小,故A错误;减小生成物浓度,平衡右移,甲醇产率增大,故B正确;充入惰性气体,虽然增大压强,但是容器容积不变,各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变,故C错误;再充入投料比相同的CO和H2,就是增大压强,使平衡右移,甲醇产率增大,故D正确;④a、根据控制变量探究的原则,实验i和ii的压强不同,则温度和投料比一定相同;实验ii和iii的温度不同,则投料比和压强一定相同;由此确定实验ii的温度为150℃,投料比为1/3,实验iii的投料比为1/3;b、画图要点:相同温度下,增大压强平衡右移,CO转化率增大,则0.1MPa时CO转化率随温度变化曲线向右适当平移,就变为5MPa时CO转化率随温度变化曲线。

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填空题

钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,也有人说21世纪是钛的世纪。钛在地壳中的含量并不少,但钛的冶炼技术还未获得突破,目前钛只用于尖端领域。

如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率,减少环境污染。

请填写下列空白:

(1)用惰性电极电解2 L食盐水时,总反应的离子方程式_______________________________,当阴极上产生224 mL气体(标准状况)时,所得溶液的pH=             (假设电解前后溶液体积不变,食盐水足量)。

(2)写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式                             。(提示:FeTiO3中Ti为+4价)

(3)反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。

(4)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过甲醇分子间脱水制得:

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol

T1 ℃时,在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如下图所示。

①T1 ℃时,该反应的平衡常数为     

②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时正、逆反应速率的大小:v   v逆(填“>”、“<”或“=”)。

(5)在上述产业链中,合成192吨甲醇理论上需额外补充H2__________吨 (不考虑生产过程中物质的任何损失)。

正确答案

(14分,每空2分) (1)2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2↑;12

(2)2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO;

(3)防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)反应; (4) ①5    ②>     (5)10

试题分析:(1)用惰性电极电解食盐水时,总反应的离子方程式是2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2↑。阴极是氢离子放电,生成氢气,氢气的物质的量是0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,则根据方程式可知,生成的氢氧化钠是0.02mol,所以氢氧化钠溶液的浓度是0.02mol÷2L=0.01mol/L,则pH=12。

(2)高温下碳的氧化产物是CO,所以钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式是2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO。

(3)在高温下镁和钛均能和空气中的氧气或氮气或CO2反应,所以反应在Ar气氛中进行的理由是防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)反应。

(4)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,所以根据图像可知平衡时甲醚、水蒸气和甲醇的浓度分别是(mol/L)1、0.8、0.4,则该反应的平衡常数K=

②某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时<5,所以正反应速率大于逆反应速率。

(5)根据由方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)、2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑可得如下关系式:6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2,而6CH3OH→12H2,故每生产6molCH3OH(192g)需额外补充5molH2(10g),则生产192t甲醇,至少需额外补充10t氢气。

点评:该题是高考中的常见题型,难度大,综合性强,对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生的逻辑推理能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,提升学生的学科素养。该类试题要求学生能够具备通过对自然界、生产、生活和科学实验中化学现象以及相关模型、图形和图表等的观察,获取有关的感性知识和印象,并运用分析、比较、概括、归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用的能力;能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息,并与已有知识整合,在分析评价的基础上应用新信息的能力。

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填空题

(6分)在一定温度下,将2molA和2molB两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中,发生如下反应:

2min末反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol•L-1请回答:

(1)x的值为_______ (2)A的转化率为________

(3)此温度下该反应的平衡常数K=               

(4)若在同样的条件下,开始时加入C 、 D 各mol,要使平衡时各物质的百分含量与上述平衡相同,则还要加入______mol______ 物质.

(5)保持温度不变,往同一容器中通入A、B、C、D各1mol,该反应向      方向移动。

正确答案

2    60%    0.5    4/3    B   逆

               

起始量(mol)         2        2           0       0

转化量(mol)        1.2       0.4         0.4x     0.8

平衡量(mol)        0.8       1.6         0.8      0.8

(1)所以x=2

(2)A的转化率是

(3)此温度下该反应的平衡常数

(4)因为平衡的建立和途径无关,所以把mol的C 、 D 转化为A和B,则A和B分别是2mol和2/3mol。若要使平衡等效,则还缺少B:2mol-2/3mol=4/3mol。

(5)当A、B、C、D各1mo时,>0.5,所以反应向逆反应方向进行。

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填空题

(18分)运用化学反应原理研究氮、氯等单质及其化合物的反应有重要意义。

(1)科学家研究在一定条件下通过下列反应制备NH3:

①在其他条件相同时,反应中NH3的体积分数(a)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图。该反应的平衡常数表达式K=______,该反应中的(填“>”“<”或“=”)。

②某温度下,在2L容积不变的密闭容器中加入1molN2和6molH2O(1)发生反应,N2转化率随时间(t)变化如图。15-20min内,v(NH3)=____。若其他条件不变,在图中画出使用催化剂后N2的转化率随反应时间变化的曲线示意图。

(2) 25℃时,某同学将0.lmol盐酸与0.2 mol氨水等体积混合,所得混合溶液pH______7(填“>”“<”或“=”,下同),混合溶液中(25℃时,NH3.H2O的电离常数

(3) 25℃时,向O.lmol的MgCl2溶液中逐滴加入适量0.lmol氨水,有白色沉淀生成,向反应后的浊液中,继续加入O.lmol的FeCl3溶液,观察到的现象是______ ;上述过程中发生的所有反应的离子方程式为______。(25℃时,

正确答案

(18分)

(1)①(2分)  >(2分)

②0.0018mol·L-1·min-1(2分)

(2)>(2分) >(2分)

(3)白色沉淀逐渐变成红褐色(2分)

Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+(2分)

2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)=2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)(2分)

试题分析:(1)①根据平衡常数的含义,可得该反应的平衡常数K=;根据图像可知,温度升高,生成物NH3的体积分数逐渐增大,说明平衡向右移动,则该反应为吸热反应,∆H > 0。

②根据图像,15min时N2的转化率为1.3%,20min时N2的转化率为2%,则v(NH3)=2v(N2)=2×1mol×(2.2%-1.3%)÷2L÷5min=0.0018mol·L-1·min-1;使用了催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,可画出曲线。

(2)0.l mol•L‾1盐酸与0.2 mol•L‾1氨水等体积混合,所得混合溶液含有等量的NH4Cl和NH3•H2O,溶液呈碱性,则pH > 7;NH3•H2O的电离程度大于NH4Cl的水解程度,所以c(NH4+)>c(NH3•H2O)。

(3)根据Mg(OH)2和Fe(OH)3的Ksp可知生成Fe(OH)3沉淀时OH‾的浓度更小,所以Mg(OH)2沉淀会转化为Fe(OH)3沉淀;先后发生反应的离子方程式为:Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+;2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)=2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)。

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简答题

[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:

回答下列问题:

(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H=        kJ/mol。

(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率    甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。

(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP                         

随着温度的升高,该平衡常数           (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于                           

(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是  

A.600℃,0.9Mpa    B.700℃,0.9MPa    C.800℃,1.5Mpa    D.1000℃,1.5MPa

②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)

的变化趋势示意图:

(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是              

正确答案

(15分)

(1)-41.2

(2)小于

(3)

增大

(4)系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸汽重整反应提供了所需的能量(其他合理答案均可)

(5)①B

(6)甲烷氧化程度过高,氢气和氧气反应(其他合理答案均可)

(1)由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1="206.2" kJ/mol和CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H2="165.0" kJ/mol,再根据盖斯定律可知,反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H=△H2-△H1="-41.2" kJ/mol;(2)开始时由于体系不能提供重整所需的热能,所以其氧化速率大于重整速率;(3)反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP=;由于该反应为吸热反应,所以,当温度升高时其平衡常数将增大;(4)该方法的先进之处为,用甲烷氧化反应所释放出来的大量热量来满足强吸热的蒸汽重整反应所需要的热量;(5)①分析图表,从左图中可找到0.9 Mpa,700℃时H2的物质的量分数大于65%,从右图中可找到0.9 Mpa,700℃时CO的物质的量分数小于10%,所以B项正确;②图像特点为开始由于体系温度未达到400℃,重整反应微弱,H2的含量几乎为0,后随着反应进行,体系的温度升高H2的含量也增大,到接近70%时达到最大值;(6)若甲烷氧化程度过高,若氧气的含量再增加,这时氢气将和氧气反应,导致氢气的物质的量分数下降。

【考点定位】本题考查盖斯定律、化学平衡和图表分析能力。

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题型:填空题
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填空题

在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:

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:

回答下列问题:

(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=                         

(2)该反应为            反应(选填吸热、放热)。

(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是                         

a. 容器中压强不变         b. 混合气体中c(CO)不变

c. v(H2)=v(H2O)     d. c(CO2)=c(CO)

(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)。试判断此时的温度为_____________

正确答案

(1)K=(2)吸热 (3)bc  (4)830 ℃

试题分析:(1)可逆反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数表达式为K=;(2)有表格可以看出,温度越大,K越大,故温度升高平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应;(3)可逆反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应前后的分子数目不变,故在反应的任何时候, 容器中压强都不变,故a错误; 混合气体中c(CO)不变、v(H2)=v(H2O)可以说明该反应达到平衡状态,而 c(CO2)=c(CO)只是一种特殊的状态,不一定能说明该反应达到平衡,所以本题的答案选择bc;(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),则K==1,所以该温度为830℃。

点评:本题考查了化学平衡常数、化学平衡表达式,该知识点是高考考查的重点和难点,该题比较基础,注意理解温度不变,平衡常数不变。

下一知识点 : 化学反应进行的方向
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