- 化学平衡
- 共20016题
一定温度下将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭恒容容器中,发生反应3A(g)+B(g)
xC(g)2min时反应平衡,剩余0.8molB,并测得C的浓度为0.4mol/L.回答问题
(1)从开始反应到达平衡,生成C的平均反应速率为______;
(2)x=______;
(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气,化学平衡______;
(填字母)
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(4)若向原平衡混合物的容器中再充入amolC,在原温度下达新的平衡,此时B的物质的量 n(B)=______mol.
正确答案
(1)v(C)==
=0.2mol/(L•min),故答案为:0.2mol/(L•min);
(2)2min时反应平衡,剩余0.8molB,则反应的B的物质的量为1mol-0.8mol=0.2mol,
并测得C的浓度为0.4mol/L,则生成C的物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol,
化学反应中反应的物质的量之比等于化学计量数之比,
则有x:1=0.8mol:0.2mol,x=4,
故答案为:4;
(3)氦气为惰性气体,不参与化学反应,对反应速率及化学平衡移动没有影响,故答案为:C;
(4)在反应3A(g)+B(g)
4C(g)中,气体的化学计量数之和反应前后相等,则压强对平衡移动没有影响,
从等效平衡的角度思考,若向原平衡混合物的容器中再充入amolC,相对于在原来的基础上又加入了molA和
molB,在相同温度下达到同一平衡状态,反应物的转化率相等,则在原温度下达新的平衡,
此时B的物质的量 n(B)=(1+)mol×(1-20%)=(0.8+0.2a)mol,
故答案为:0.8+0.2a.
某化学反应2A(g)
B(g)+D(g)在密闭容器中分别在下列四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol•L-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)实验1中,在10~20min时间内,以A的速率表示的平均反应速率为______mol•L-1•min-1
(2)实验2中,A的初始浓度c2=______mol•L-1,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是______.
(3)设实验3的化学反应速率为v3,实验1的化学反应速率为v1,则v3______v1(填“>”“=”或“<”),且c3______1.0mol•L-1(填“>”“=”或“<”).
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应的正反应是______反应(填“吸热”或“放热”),理由是______.
正确答案
(1)v==
=0.013mol/(L.min),故答案为 0.013;
(2)根据实验1、2数据分析,温度相同,达平衡后A的物质的量浓度相同,且B、D起始浓度为0,所以两组实验中A的起始浓度相同为1.0mol•L-1 ;温度相同,达平衡后A的物质的量浓度相同,但达平衡时2组的时间较短,所以只能是加入催化剂,故答案为:1.0;催化剂;
(3)实验1、3比较,温度相同,10min-20min时,实验3的浓度减少量都大于实验1的,所以实验3的反应速率大于实验1的,即v3>v1;根据相同条件下,浓度对化学反应速率的影响判断,实验3的起始浓度大于实验1的,即c3>1.0mol•L-1,故答案为:>;>;(4)实验4与实验1比,温度升高,达平衡时A的平衡浓度减小;温度升高,化学平衡向吸热方向移动,所以正反应是吸热反应.
故答案为:吸热;比较实验4与实验1,可看出升高温度,A的平衡浓度减小,说明升高温度平衡向正反应方向移动,故正反应是吸热反应.
在一个容积固定为2L的密闭容器中,发生反应aA(g)+bB(g)⇌pC(g)△H=?.反应情况记录如下表:
请仔细分析根据表中数据,回答下列问题:
(1)a=______,b=______,p=______.(取最小正整数)
(2)第2min到第4min内A的平均反应速率v(A)=______mol•L-1•min-1
(3)由表中数据可知反应在第4min到第6min时处于平衡状态,若在第2min、第6min、第8min时分别改变了某一反应条件,则改变的条件分别可能是:
①第2min______或______
②第6min______;
③第8min______;
(4)若从开始到第4min建立平衡时反应放出的热量为235.92kJ,则该反应的△H=______.
正确答案
(1)在前2min内,各物质的浓度的变化量之比(1-0.8):(3-2.6):(0.4-0)=1:2:2,即,方程式的系数分别为:1、2、2;
(2)A物质的化学反应速率v(A)==
=0.2mol/(l•min),故答案为:0.2;
(3)①在第0~2min内,A的浓度减小了0.2mol/l,在2~4min内A的浓度在原基础上减小了0.4mol/l,化学反应速率加快了,可以是使用催化剂或升高温度,故答案为:使用催化剂或升高温度;
②第6min 到第8min,作为反应物,浓度应该是减小的趋势,但是B的浓度从1.8mol/l增加到了2.0mol/l,所以可知一定是加入了B物质,故答案为:增加B的浓度;
③第8min到第9min时间段内,C作为生成物,它的浓度应是增大的趋势,但是数据表明,其浓度减小了,一定是减少了C的浓度,故答案为:减小C的浓度.
(4)根据热化学方程式,设:反应的焓变值为X
A(g)+2B(g)
2C(g)△H=-XkJ/mol
1mol XkJ
(1mol/l-0.4mol/l)×2L 235.92kJ
则有:=
解得:X=-196.6 kJ•mol-1
故答案为:-196.6 kJ•mol-1.
T1℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1):
(1)用H2表示反应在t1min内的平均速率为v(H2)=______.
(2)保持其他条件不变,若起始时向容器中充入1.50molCO和1.00molH2O(g),达到平衡时,n(CO2)=______.
(3)保持其他条件不变,在t2时向容器中再通入0.50molCO,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率将______(填增大或减小,下同),H2O的体积分数将______.
(4)保持其他条件不变,若起始时向容器中充入amolCO和bmolH2O(g),达到平衡时,CO2的体积分数为24%,a、b的值须满足的条件是______.
(5)温度升至T2℃,上述反应的平衡常数为0.64,则正反应的△H______0(填>或<).
正确答案
(1)化学反应中,反应速率之比等于化学计量数之比,v(H2)=v(H2O)==
mol/(L•min),故答案为:
mol/(L•min);
(2)由以上数据可知,t2时n(CO)=0.9mol,转化CO的物质的量为0.6mol,转化的CO为0.6mol,转化的H2也为0.6mol,t2时n(H2)=0.4mol,与t1时相同,说明t1时达到达到平衡状态,
根据化学方程式可知,则生成的n(CO2)=0.6mol,故答案为:0.6mol;
(3)在t2时向容器中再通人0.50molCO,平衡向正反应方向移动,H2O的物质的量减小,H2O的分数减小,转化的CO与加入的CO相比,转化的少,加入的多,则CO的转化率减小,
故答案为:减小;减小;
(4)根据反应方程式计算,
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
起始:1.5mol 1.0mol 0 0
转化:0.6mol 0.6mol 0.6mol 0.6mol
平衡:0.9mol 0.4mol 0.6mol 0.6mol
达到平衡时CO2的体积分数为×100%=24%,
保持其他条件不变,若起始时向容器中充入amolCO和bmolH2O(g),达到平衡时,CO2的体积分数为24%,
说明二者平衡状态相同,方程式中气体的化学计量数之和反应前后相等,如达到平衡状态,则起始物质的物质的量之比相等即可,
即:a:b=3:2或 b:a=2:3,
故答案为:a:b=3:2或 b:a=2:3;
(5)t1时达到达到平衡状态,平衡常数为:k==1,
温度升至T2℃,上述反应的平衡常数为0.64,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,
则正反应放热,即△H<0,
故答案为:<.
在容器体积可变的密闭容器中,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)在一定条件下达到平衡.
完成下列填空:
(1)若该反应经过2秒钟后达到平衡,NH3的浓度增加了0.6mol/L,在此期间,正反应速率v(H2)的值为______
A.0.6mol/(L•s) B.0.45mol/(L•s)
C.0.3mol/(L•s) D.0.2mol/(L•s)
(2)在其他条件不变的情况下,缩小容器体积以增大反应体系的压强,v正______(选填“增大”、“减小”,下同),v逆______,平衡向______方向移动(选填“正反应”、“逆反应”).
(3)在其他条件不变的情况下,降低温度平衡向正反应方向移动,则正反应为______反应(选填“吸热”、“放热”).
(4)如图为反应速率(ν)与时间(t)关系的示意图,由图判断,在t1时刻曲线发生变化的原因是______(填写编号).
a.增大N2的浓度 b.扩大容器体积 c.加入催化剂 d.升高温度
改变条件后,平衡混合物中NH3的百分含量______(选填“增大”、“减小”、“不变”).
(5)若达到平衡时,n(N2):n(H2):n(NH3)=2:2:1.保持温度不变,以2:2:1的物质的量之比再充入N2、H2、NH3,则______
A.平衡向正反应方向移动 B.平衡不移动
C.平衡时,NH3的体积分数增大 D.平衡时,NH3的体积分数可能减小.
正确答案
(1)2秒钟后达到平衡,NH3的浓度增加了0.6mol/L,v(NH3)==0.3mol/(L•s),由反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=0.3mol/(L•s)×
=0.45mol/(L•s),故答案为:B;
(2)增大反应体系的压强,正逆反应速率均增大,但该反应为气体体积缩小的反应,增大压强向气体体积缩小的方向移动,则平衡向正反应方向移动,
故答案为:增大;增大;正反应;
(3)降低温度平衡向正反应方向移动,所以正反应为放热反应,故答案为:放热;
(4)t1时刻,正逆反应速率同等程度的增大,则改变的条件为催化剂,催化剂对化学平衡无影响,则平衡混合物中NH3的百分含量不变,
故答案为:c;不变;
(5)达到平衡时,n(N2):n(H2):n(NH3)=2:2:1.保持温度不变,以2:2:1的物质的量之比再充入N2、H2、NH3,由pV=nRT可知,各物质的浓度不变,所以化学平衡不移动,NH3的体积分数不变,故答案为:B.
在一体积为1L的容器中,通入一定量的N2O4,在100℃时发生如下反应,N2O4
2NO2-Q(Q>0),其N2O4 和NO2 浓度变化如图如示.
(1)上述反应的平衡常数表达式为______,升高温度K值______(填“增大”、“减小”或“不变”)]
(2)在0-60s这段时间内,四氧化二氮的平均反应速率为______mol/L.s
(3)120℃时,在相同的容器中发生上述反应,容器内各物质的物质的量变化如图
①该温度时,反应处于平衡状态的时间是______,C1的数值______0.04(填“大于”、“小于”或“等于”).
②反应在60-80s间平衡向逆反应方向移动,可能的原因是______
(A) 使用催化剂 (B) 减少N2O4的浓度
(3)减小体系压强 (D) 增加NO2的浓度.
正确答案
(1))化学平衡常数指生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,所以,该反应平衡常数k=;
该反应正反应为吸热反应,升高温度平衡向吸热方向移动,即向正反应移动,所以平衡常数k值增大.
故答案为:;增大;
(2)由图可知,在0-60s这段时间内,四氧化二氮的浓度变化量为(0.1mol/L-0.04mol/L)=0.06mol/L,
60s内,四氧化二氮的平均反应速率v(N2O4)==0.001mol/(L•s).
故答案为:0.001mol/(L•s);
(3)①由表知,40s、60s时N2O4的浓度不变、NO2的浓度不变,说明从40s~60s处于平衡状态;
两个温度下,开始四氧化二氮的浓度都为0.1mol/L,由(1)中图可知,100℃时反应到达平衡,四氧化二氮的浓度为0.04mol/L,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即向正反应移动,四氧化二氮的浓度减小,即C1小于0.04mol/L,故答案为:40s~60s;小于;
②反应在60-80s间平衡向逆反应方向移动,
(A) 使用催化剂,不影响平衡移动,故A错误;
(B) 减少N2O4的浓度,平衡向逆反应移动,结合由(1)中图可知,平衡时四氧化二氮的浓度应小于0.04mol/L,比C1还要小,故B错误;
(C)减小体系压强 平衡向体积增大方向移动,即向正反应移动,故C错误;
(D)增加NO2的浓度,平衡向逆反应进行,四氧化二氮的浓度增大,故D正确;
故答案为:D.
Ⅰ.由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视.目前工业上有一种方
法是用CO2生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),如右上图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化.
(1)为探究反应原理,现进行如下实验:T1℃时,在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右下图所示.从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=______mol•L-1•min-1.
(2)该反应平衡常数K的表达式为______.
(3)温度变为T2℃(T1>T2),平衡常数K______(填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)不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(CO2)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(5)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的有______.
A.升高温度; B.加入催化剂; C.将H2O(g)从体系中分离;
D.再充入1molCO2和3molH2; E.充入He(g),使体系总压强增大.
Ⅱ.在温度t℃下,某NaOH的稀溶液中c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10-bmol/L,已知a+b=12
该温度下水的离子积Kw=______;t______25℃(填“大于”、“小于”或“等于”).向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(t℃),测得混合溶液的部分pH如表所示.
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为______.
正确答案
Ⅰ.(1)由图象可知v(CO2)==0.075mol/(L•min),根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L•min)=0.225 mol/(L•min),故答案为:0.225 mol/(L•min).
(2)CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),
起始:1mol 3mol 0 0
转化:0.75mol 2.25mol 0.75mol 0.75mol
平衡:0.25mol 0.75mol 0.75mol 0.75mol
达到平衡时,c(CO2)=0.25mol/L,c(H2)=0.75mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,c(H2O)=0.75mol/L,在该条件下,反应的平衡常数K==
=5.3,故答案为:5.3;
(3)温度降低,平衡向放热的方向移动即正反应方向,所以平衡常数增大,故答案为:增大;
(4)A、由于气体反应前后的化学计量数不等,所以容器中压强不变能作为判断的依据,故A正确;
B、当达到化学平衡时,混合气体中c(CO2)不变,故B正确;
C、V正(H2)=V逆(H2O),说明达到平衡状态,故C正确;
D、c(CO2)与c(CO)的大小关系取决于反应起始时的物质的量的多少,不能作为判断是否达到平衡的依据,故D错误,
故选:D;
(5)A、升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小,故A错误;
B、充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质没有影响,平衡不移动,二者比值不变,故B错误;
C、将H2O(g)从体系中分离,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,二者比值变大,故C正确;
D、再充入l mol CH3OH(g),反应虽然向逆反应方向移动,但反应的比增加的少,二者比值增大,故D正确;
E、充入He(g),使体系总压强增大,但平衡不移动,故E错误;
故答案为:CD;
Ⅱ.因水的离子积Kw=c(H+)c(OH-)=10-a×10-b=10-(a+b)=1×10-12>1×10-14,因温度下水的离子积1×10-12,溶液呈中性时PH=6,由①可知c(OH-)=10-4 mol/L,
根据 H++OH-=H2O
20.00mL×10-Cmol/L 20.00mL×10-4mol/L
解得C=4,
故答案为:1×10-12;大于;4;
合成氨反应过程中的能量变化如图所示,据图回答下列问题:
(1)该反应通常用活性铁作催化剂,加活性铁会使图中B点______(填升高、降低或不变),理由是______;
(2)该反应平衡常数表达式为:K=______,当浓度商Q______K(填“<”、“>”或“=”)时,反应向右进行.
(3)450℃时该反应的平衡常数______500℃时的平衡常数(填“<”、“>”或“=”).
(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高H2的转化率,可以采取的措施是______(填字母代号).
a.高温高压 b.加入催化剂 c.增加N2的浓度
d.增加H2的浓度 e.分离出NH3
(5)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
下列说法正确的是______.
A.c1<c2 B.2c1<c3 C.a1+a2=1 D. a2<a3.
正确答案
(1)催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的,所以加活性铁会使图中B点降低,故答案为:降低;因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低;
(2)合成氨的平衡常数表达式为:K=,根据K和Q的关系,当浓度商Q<K时,反应向右进行,直到达到平衡状态,故答案为:
;<;
(3)合成氨的反应是放热反应,当温度升高,则平衡常数减小,故答案为:>;
(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高H2的转化率,即让化学平衡正向进行即可,可以增加反应物N2的浓度、分离出NH3(减小生成物的浓度),高温条件会使平衡向左进行,加入催化剂不会改变反应物的转化率,增加H2的浓度会使得氢气的转化率减小,故答案为:ce;
(5)根据等效原理:投入物质1molN2、3molH2和2molNH3是等效的,所以a1+a2=1,c1=c2,投入4mol的氨气,是甲和乙投入量的2倍,但是压强增大的同时,化学平衡会向正向移动,所以2c1<c3,
故答案为:BC.
设反应①Fe(S)+CO2(g)⇌FeO(S)+CO(g)的平衡常数为K1.反应②Fe(S)+H2O(g)⇌FeO(S)+H2(g)的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如下:
(1)从上表可以推断:反应①是______ (填“吸”、“放”)热反应.
(2)现有反应③H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3=______.
(3)根据反应①与②,可推导出K1、K2与K3之间的关系式______.据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是“吸热”还是“放热”反应.问:要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有______(填写序号).
A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积 C.降低温度
D.升高温度 E.使用合适的催化剂 F.设法减少CO的量
(4)图1、2表示该反应③在时刻t1达到平衡、在时刻t2分别因改变某个条件而发生变化的情况:
①图1中时刻t2发生改变的条件是______
②图2中时刻t2发生改变的条件是______.
正确答案
(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,
故答案为:吸;
(2)依据反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),根据平衡常数的概念,该反应的平衡常数K3的数学表达式:
K3=,
故答案为:,
(3)已知:①Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g)
②Fe(s)+H2O(g)⇌FeO(s)+H2(g);△H=Q2,
利用盖斯定律将①-②可得:③H2(g)+CO2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
则:K3==
=
,
故答案为:K3=;
由表中数据可知,973K时,K3==0.62,1173时K3=
=1.29,则升高温度平衡常数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,正反应吸热,要使平衡右移,应减少CO的量或升高温度,故选:DF;
(4)图甲中t2时刻改变条件,正逆反应速率都增大但平衡不移动,改变的条件为增大压强或加入催化剂,图乙中t2时刻改变条件,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳浓度增大,一氧化碳浓度减小,可以采用降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度,
故选:增大压强或加入催化剂;降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度;
碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下,在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应:W(s)+I2(g)WI2(g)。为模拟上述反应,在实验室中准确称取
0.508 g碘、0.736 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中,并加热使其反应。下图是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n(WI2)-t],其中曲线I(0 ~t2:时间段)的反应温度为450℃,曲线Ⅱ(从t2时刻开始)的反应温度为530℃。
请回答下列问题:
(1)该反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应从开始到t1(t1 =3min)时间内的平均速率v(I2)=____________
(3)在450℃时,该反应的平衡常数K=________。
(4)能够说明上述反应已经达到平衡状态的有____________。
A.I2与WI2的浓度相等
B.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
C.容器内混合气体的密度不再增加
D.容器内气体压强不变化
(5)假设灯丝温度为660℃,灯泡壁温度为350℃。请根据化学反应原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因____________________________。
正确答案
(1)放热
(2) 1.20×10-2mol·L-1·min-1 (3)9
(4)BC
(5)扩散到灯泡内壁(低温区)的钨与I2(g)发生反应生成WI2(g),WI2(g)扩散到灯丝(高温区)重新分解出钨沉积到灯丝表面,从而延长钨丝使用寿命。
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