- 化学平衡
- 共20016题
已知反应：CO(g)+H2O(g)
请回答下列问题：
(1)上述可逆反应中Q____（填“大于”或“小于”）0。
(2)850℃时在体积为10 L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如图。试回答
①0～4 min的平均反应速率v(CO)=____mol/(L·min)。
②下列表述能作为该可逆反应达到平衡标志的是_________（填序号）。
A. 当混合气体的密度保持不变时
B. 当反应消耗0.1 mol CO(g)的同时也生成0.1 mol H2O(g)时
C. 当CO(g)的质量分数保持不变时
D. 当该反应的△H不变时
(3)若要加快该反应速率，同时还要提高CO的转化率，可采取的措施为___________。
A.增加水蒸气的量 B.降低温度 C.使用催化剂 D.增大压强 E.不断移走CO2
正确答案
(1)小于
(2)①0.03；②BC
(3)A
最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如下：
（1）在合成塔中，若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式______．
（2）①上述合成反应具有一定的可逆性，从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300°C的温度，其原因是______．
②“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括______．
③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是______．
A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离 D．再充入1molCO2和3molH2
（3）甲醇可制作燃料电池．写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池负极反应式______．当电子转移的物质的量为______时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）．
（4）常温下，0.1mol/L KHCO3溶液的pH大于8，则溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为：______．
正确答案
（1）2.2kgCO2的物质的量为：
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ•mol-1，故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ•mol-1；
（2）①实际生产中采用300°C的温度，是因为在用300°C时，催化剂活性最大，反应速率最快，故采用此温度，故答案为：考虑到催化剂的催化活性，加快反应速率；
②从反应流程来看，分解池需要高温水蒸气，而合成塔温度在300°C，故分离出甲醇后，水蒸气可循环利用，故答案为：高温水蒸气；
③使n（CH3OH）/n（CO2）增大，平衡应向正反应方向移动，升高温度，平衡逆向移动；充入氦气，反应体系浓度不变，对平衡无影响；将H2O（g）从体系中分离，减少了生成物浓度，平衡正向进行；再充入1molCO2和3molH2，相当于加压，平衡正向进行，只有CD符合，故答案为：CD；
（3）负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应，考虑电解质的参与反应，故电极反应式为：CH3OH+8OH‑-6e-═CO32-+6H2O，
n（O2）=
故答案为：CH3OH+8OH‑-6e-═CO32-+6H2O；1.2mol；
（4）由于碳酸氢根水解，所以c（K+）＞c（HCO3-），由于水解是微弱的，所以c（HCO3-）＞c（OH-），溶液显碱性，所以c（OH-）＞c（H+），
氢离子来源于两个方面，一是水的电离，二是碳酸氢根的电离，故c（H+）＞c（CO32-），由此可知离子浓度大小关系为：
c（K+）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（CO32-），
故答案为：c（K+）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（CO32-）．
合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是____________、____________；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学方程式________________________，__________________________。
(2)设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是________，其中发生的化学反应方程式为__________________________。
(3)设备B的名称为________，其中m和n是两个通水口，入水口是________(填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是________________________________________。
(4)设备C的作用是____________________________________________。
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO(g)＋H2O(g)
已知1 000 K时该反应的平衡常数K＝0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于________。
正确答案
(1)液化、分馏 与C反应后除去CO2 C＋H2O(g)
(5)13.8
(1)利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将空气加压降温变成液态，然后再加热，使氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气。故分离方法是液化和分馏；另一种方法是将空气与C反应后除去CO2，采用煤和天然气制备H2的化学方程式分别为：C＋H2O(g)
CO(g)＋H2O(g)
起始浓度(mol·L－1) x y 0 0
转化浓度(mol·L－1) 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡浓度(mol·L－1) 0.1x y－0.9x 0.9x 0.9x
K=
Ⅰ．（4分）在一体积为10L密闭的容器中，通入一定量的CO和H2O（g），在850℃时发生如下反应：CO(g)+H2O(g) 
（1）CO和H2O浓度变化如图，则0～4 min的平均反应速率ν(CO)＝_______ mol/（L·min），此时该反应的平衡常数为 。
（2）当下列哪些物理量不再发生变化时，表明上述反应已达到平衡状态的是 。
E．ν(CO)与ν(CO2)的比值
Ⅱ．（6分）亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。
（3）配平Ⅰ中反应方程式 ClO3-+ H++ SO32-== ClO2↑+ SO42-+
（4）A的化学式是 ，。生成气体a的电极反应式 。
正确答案
Ⅰ．（4分）（1）0.03；（1分）1（1分）（2）CD （2分）
Ⅱ．（6分）（3）2 ClO3-+ 2 H++ 1 SO32-== 2 ClO2↑+ 1SO42-+ 1 H2O （2分）
（4）NaOH；（2分））4OH-—4e-=2H2O+O2↑（2分）
试题分析：Ⅰ．（1）υ=∆c÷∆t=（0.20mol/l−0.08mol•L‾1）÷4min =0.03mol/（L•min），
用三段式法计算：
CO（g）十H2O（g） 
起始：0.20mol/L 0.30mol/L 0 0
转化：0.12mol/L 0.12mol/L 0.12mol/L 0.12mol/L
平衡：0.08mol/L 0.18mol/L 0.12mol/L 0.12mol/L
则
K=
（2）A、无论是否达到平衡，气体总物质的量都不变，混合气体的压强不变，不能表明达到平衡；B、无论是否达到平衡，气体总质量不变，体积不变，所以混合气体的密度不变不能表明达到平衡；C、反应物的浓度不变，说明反应已达到平衡；D、密闭容器中放出热量不变，说明反应已达到平衡；E、ν(CO)与ν(CO2)的比值都是正反应速率，不论是否平衡都不变，所以不能表明反应已平衡，故CD正确。
Ⅱ．（3）根据化合价升降法，ClO3‾中Cl元素由+5价降低为ClO2中的+4价Cl，SO32‾中S元素由+4价升高到SO42‾中+6价S，通过化合价升高与降低数值相等可配平化学方程式。
（4）根据流程图可知气体a为氧气、气体b为氢气，同时生成A：NaOH，OH‾失电子生成O2，电极方程式为：4OH-—4e-=2H2O+O2↑。
2010上海世博会成为第一个“低碳世博”。主办方确定以“低碳、和谐、可持续发展的城市”为主题，将大量新能源、节能环保科技成果转化应用于世博会。
(1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是________。(填字母序号)
A．电解水制氢：2H2O
B．高温使水分解制氢：2H2O
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O
D．天然气制氢：CH4＋H2O
(2)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。2CO2(g)＋6H2(g)→CH3OCH3(g)＋3H2O ΔH>0。请在下面的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
(3)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)
①从3 min到10 min，v(H2)＝________mol/(L·min)。
②下列措施中能使
A．升高温度
B．恒温恒容再充入1 mol CO2 C．将H2O(g)从体系中分离
D．恒温恒容再充入1 molCO2和3 mol H2
E．将CH3OH(g)从体系中分离
F．使用高效催化剂
正确答案
(1)C
(2)
(3)①0.11或
已知A（g）+B（g）⇌C（g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：
回答下列问题：
（1）△H______0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A浓度变化0.018mol•L-1．则6s时c（A）=______ mol•L-1，C的物质的量为______mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为______，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为______；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为______（填正确选项前的字母）：
a．压强不随时间改变 b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时问改变 d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200℃时反应C（g）+D（g）⇌A（g）+B（g）的平衡常数的值为______．
正确答案
（1）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1，则6s内△c（A）=0.003mol•L-1•s-1×6s=0.018mol/L，A的起始浓度为
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
A（g）+B（g）⇌C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.04 0.16 0 0
变化（mol/L）：x x x x
平衡（mol/L）：0.04-x 0.16-x x x
故
所以平衡时A的转化率为
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变为80%，
故答案为：0.022；0.09；80%；80%；
（3）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1：1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，故d错误，
故答案为：c；
（4）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数，故1200℃时反应C（g）+D（g）⇌A（g）+B（g）的平衡常数的值为
故答案为：2.5．
工业合成氨的主要反应为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）（正反应放热为92.4kj），回答下列问题：
（1）合成氨要在高温、高压、有催化剂的条件下进行，试分析各反应条件的作用：A、高温（500℃）______；B、高压（5×107pa）______；C催化剂（铁触媒）______．
（2）从合成塔中出来的混合气体中含15%的NH3，若N2和H2的转化率相等，则转化率为______；工业上采用什么方法将氨分离出来______．
正确答案
（1）A．使合成氨的化学反应速率加快，且催化剂在500℃下的活性最大；
B．使合成氨的化学反应速率加快，且平衡向正向移动，保证原料气尽多的转化为NH3；
C．加快化学反应速率，选用铁触媒因其价格低廉，催化效率高．
故答案为：增大反应速率；增大反应速率和转化率；增大反应速率；
（2）设投料时N2的物质的量为a，H2的为b，转化的N2为x，若N2和H2的转化率相等，则b=3a，
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
起始（mol）a 3a 0
转化（mol）x 3x 2x
平衡（mol）a-x 3a-3x 2x
则
x=
则转化率为
工业上采用分离液态氨气的方法分离NH3，
故答案为：26%；分离液态氨气．
I、如图所示，在容器A中装有20℃的水50mL，容器B中装有1mol/L的盐酸50mL，试管C、D相连通，且其中装有红棕色NO2和无色N2O4的混合气体，并处于下列平衡：2NO2⇌N2O4△H=-57kJ/mol，当向A中加入50gNH4NO3晶体使之溶解；向B中加入2g苛性钠时：
（1）C中的气体颜色______； （填“变浅”或“变深”）．
（2）若25℃时，起始时仅有NO2气体，达到平衡时，c（NO2）=0.012 5mol/L，c（N2O4）=0.032 1mol/L，则NO2的起始浓度为______，NO2的转化率为______．
Ⅱ．在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3NO2气体，将针筒前端封闭．
（1）将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深．
①推进针筒后颜色变深的原因是______；
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是______；
③在此过程中，该反应的化学平衡常数将______ （填“增大”、“减小”或“不变”，下同）NO2的转化率将______．
正确答案
I．（1）硝酸铵的溶解过程是吸热过程，溶解后C中温度降低，化学平衡2NO2⇌N2O4，△H=-57kJ/mol，会向着正反应方向进行，所以颜色变浅，故答案为：变浅；
（2）设：二氧化氮的初始浓度为c，根据题意信息可知：
2NO2 ⇌N2O4
初始浓度：c 0
变化浓度：c-0.0125 0.0321
平衡时浓度：0.0125 0.0321
则
故答案为：0.0767mol/L；83.7%；
Ⅱ．①）将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处，气体的体积减小，根据公式c=
②将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处，气体的体积减小，同时增大压强，平衡向正反应方向移动，所以一段时间后气体颜色又变浅，故答案为：增大压强，减小气体的体积，平衡向正反应方向移动；
③化学平衡常数只受外界因素中的温度的影响，在此过程中，体系的温度不变，所以该反应的化学平衡常数不变，由于化学平衡正向移动，所以NO2的转化率将增大，故答案为：不变；增大．
工业制硝酸的主要反应是：4NH3(g)+5O2(g)
（1）一定温度下，现将0.8mol NH3和1.5mol O2充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
（2）在容积为1L的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：
①起始时物料比c (O2) : c (NH3)＞1.25，其原因是
②反应在第2min到第4min时O2的平均反应速率为 mol·L－1·min－1
③反应在第2min改变了反应条件，改变的条件可能是 （填字母序号）
a．使用催化剂 b．升高温度 c．增大压强 d．增加O2的浓度
④反应在第8min改变的反应条件可能是 ，再次达到平衡时，NO的体积分数
（填“增大”、“减小”或“不变”）
正确答案
（1）、ad （2）、①提高NH3转化率 ②0.1875 ③ab ④增加反应物浓度 减少
试题分析：（1）恒压条件，质量不变，密度不变，体积也不变，故平衡；转化率不变平衡，选a d
（2）①增大O2的浓度，提高NH3的转化率，③起始浓度没有变化，反应速率加快，故选ab④增加反应物的浓度，该反应特点为气体体积增大的反应，增大浓度相当于加压，故NO体积分数减少。
在温度为298K时，将0.10 mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，出现红棕色，直至建立N2O4(g)
（1）计算在2s至4s时间内，NO2的平均生成速率为 。（2）若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是 mol·L-1。
（3）在温度为298K时，达到平衡时四氧化二氮的转化率α1等于 。化学平衡常数为 。
（4）若在7s时向该密闭容器中再充入0.10 mol N2O4气体，此时平衡向 方向移动（填“正”或“逆”）；再次达平衡时，总计0.20 mol N2O4的转化率为α2，正确的是 ( )
A．α2<α1 B．α2>α1 C．α2=α1 D．无法判断。
（5）下表是不同温度下测定的该反应的化学平衡常数。
据此判断该反应正反应是 反应（填“吸热”或“放热”）
（6）若其他条件不变，反应在398K条件下进行并达到平衡，此温度下N2O4的浓度随时间变化的曲线（以298K条件下进行并达到平衡的曲线作为参照）正确的是 ( )
正确答案
试题分析：（1）由图像可知2s至4s时间内N2O4的浓度变化为0.02 mol/L，根据v=△c/△t结合反应速率之比等于化学计量数之比计算可得，注意写清单位；
（2）对于一定条件下的可逆反应，无论反应从正向开始还是从逆向开始，只要最初加入的物质的量相当，就会达到同一平衡状态。由图像可知c(N2O4)的初始浓度为0.10mol/L，要达到同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是0.20mol·L-1
（3）根据N2O4的起始浓度和转化浓度求出转化率；根据N2O4和NO2的平衡浓度和平衡常数表达式求平衡常数；
（4）对于一定条件下的可逆反应N2O4(g)
（5）由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，则说明升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；
（6）可逆反应N2O4(g)
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