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题型:填空题
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填空题

在体积固定的密闭容器中,进行如下化学反应:N2O4(g)2NO2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:

 

请回答下列问题:

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

(2)该反应为           反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)判断该反应达到化学平衡状态的依据是               

A.容器内混合气体密度不变

B.混合气体中c(NO2)不变

C.0.5mol N2O­4分解的同时有1 mol NO2生成

(4)在80℃时,将2.80molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中,一段时间后对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:

 

①b的值为           

②N2O4的平衡转化率为               

③20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率υ(N2O4)=            

正确答案

(1) (1分)     (2) 吸热(2分) (3) B (2分)

(4)①1.60 (2分)  ②42.9% 或0.429(2分)  ③0.008 mol·L-1·S-1(2分)

试题分析:(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,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=

(2)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大。这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正方应是吸热反应。

(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,据此可以判断。A、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,因此密度始终是不变,所以容器内混合气体密度不变不能说明反应达到平衡状态,A不正确;B、混合气体中c(NO2)不变可以说明反应得到平衡状态,B正确;C、根据反应式可知,0.5mol N2O­4分解的同时一定有1 mol NO2生成,所以不能说明反应达到平衡状态,C不正确,答案选B。

(4)①根据表中数据可知,反应进行到20s时NO2的物质的量是0.96mol所以消耗N2O4的物质的量是0.96mol÷2=0.48mol,则剩余N2O4的物质的量=2.80mol-0.48mol=2.32mol,即A=2.32mol。从20s进行到40s消耗N2O4的物质的量=2.32mol-2.00mol=0.32mol,所以生成NO2的物质的量=0.32mol×2=0.64mol,则b=0.96mol+0.64mol=1.60mol,即b=1.60mol。

②根据表中数据可知,反应进行到80s时NO2的物质的量不再发生变化,说明反应达到平衡状态,此时消耗N2O4的物质的量=2.40mol÷2=1.20mol,所以N2O4的转化率=×100%=42.9%。

③20s~40s内消耗N2O4的浓度=0.32mol÷2L=0.16mol/L,所以用N2O4表示的平均反应速率υ(N2O4)=0.16mol/L÷20s=0.008 mol·L-1·S-1

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题型:填空题
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填空题

汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致: N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0,已知该反应在2 404 ℃ 时,平衡常数K=64×10-4。请回答:

(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率________。

(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志________。

(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是________(填字母序号)。

(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数______。(填“变大、“变小”或“不变”)

(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应___________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是____

正确答案

(1)0.05 mol/(L·min) (2)A、D (3)A、C; (4)不变;(5) 向正反应方向进行 因为浓度商Qc

试题分析:(1) V(N2)=ΔC(N2)÷Δt="(0.5mol÷2L)÷5min=0.05" mol/(L·min)。(2)A.根据反应方程式可知:消耗1 mol N2同时就消耗1 mol O2还生成1 mol O2,则氧气的消耗速率与产生速率相等,反应达到平衡状态,正确;B.因为反应是在恒容条件下进行,反应前后气体的质量也不变,所以无论反应是否达到平衡,混合气体密度不变,因此不能作为判断平衡的标志,错误;C.因为气体的物质的量不变,质量也不变,所以混合气体平均相对分子质量不变不能作为判断平衡的标志,错误;D.在任何时刻都存在: v(N2): (NO)=1:2;而 2v(N2)=v(NO),则(NO)= v(NO),反应达到平衡状态,正确。(3)由于该反应的正反应是吸热反应,所以升高温度,化学平衡正向移动,化学平衡常数增大,A正确;加入催化剂,化学反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短。但是催化剂不能使平衡发生移动,故NO的平衡浓度不变,因此B选项错误。由于升高温度,平衡正向移动,氮气的转化率提高。化学反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短,故C正确;(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,压强的影响大于浓度的影响,充入一定量NO,增大压强,化学平衡不发生移动,所以重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数不变。(5) (3.0×10-3)2÷[(2.5×10-1)×( 4.0×10-2)]=9.0×10-4<64×10-4。所以反应向正反应方向进行。

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题型:填空题
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填空题

(15分)随着氮氧化物污染的日趋严重,国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前,消除氮氧化物污染有多种方法。

(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2 (g) △H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

①T1℃时,该反应的平衡常数K=                    (保留两位小数)。

②30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是             

③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应的△H           0(填“>”、“ =”或“<”)。

(2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=-574 kJ·mol1

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     △H=-1160 kJ·mol1

③H2O(g)=H2O(l)  △H=-44.0 kJ·mol1

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式                         

(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,有关电极反应可表示为                                   

正确答案

(1)①0.56       ②减小CO2的浓度(合理答案均可)    ③<

(2)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)  △H=-955 kJ·mol1

(3)NO2+NO3-e=N2O5

(1)①根据表中数据可知,反应进行到20min是气体物质的浓度不再发生变化,所以平衡常数=

②30min→4min时NO和CO2浓度减小,氮气的浓度增大,所以改变的条件是减小CO2的浓度。

③容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,说明升高温度反应物的浓度增大,因此反应向逆反应方向移动,即正反应是放热反应。

(2)考查盖斯定律的应用,(①+②)÷2+③×2即得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),所以反应热是(-574 kJ·mol1-1160 kJ·mol1)÷2-44.0 kJ·mol1×2=-955 kJ·mol1

(3)根据装置图可知,Y是在石墨I生成的,而石墨I通入的是NO2,所以是负极,失去电子,因此反应式为NO2+NO3-e=N2O5

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题型:简答题
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简答题

(共12分)

(1)在某容积不变的密闭容器中,有可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(S)△H<0如图某反应过程中各物质物质的量n(mol)随时间t的变化曲线图。

①该反应的平衡常数表达式为(各物质浓度的指数用数值表示):   

②若充入A,K值   (填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小、不变);正反应速率____(填增大、减小、不变)。

③若体积为10升的密闭容器中,500℃、有催化剂存在的条件下,根据图示回答下列问题:在0~15min内的平均反应速率:v(B)=             

(2)对于某可逆反应:A(g)+B(g)2C(g) △H<0。若该反应的正反应速率与时间的关系如图所示。在其它条件不变的情况下,请填空:

①写出t2时改变的条件可能是:       (用文字表达);

②t4时改交的条件可能是    (用编号表示,多选扣分)

A.增大压强          B.减小压强

C.使用催化剂         D.升高温度

E.增大A的浓度

正确答案

①K=    ②不变  增大    ③   0.01mol/(L·min)

(2)① 降温           ②AC

试题分析:(1)‚反应平衡常数K值只与温度有关,与反应物浓度无关。其他条件相同时,

增大反应物浓度反应速率增大。ƒ计算平均反应速率,以反应物B为例:V(B)=1.5mol/15min

×10L     (2)在t2时反应速率骤降,温度降低,分子运动速率减慢,反应速度也减慢。

‚影响反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂,在t4时反应速率升高,对于有气体

参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,

速率增加。正催化剂能使反应速率增加。选项D、E升高温度与增大A浓度虽然能使反应速

率增加,但会是平衡移动,故不符合。

点评:综合考查学生对反应速率章节内容的掌握:

①反应平衡常数K值只与温度有关,与反应物浓度无关。②影响反应速率的因素有温度、浓

度、压强、催化剂;③对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,

即体积减小,反应物浓度增大,速率增加。

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题型:填空题
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填空题

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

⑴  在一定体积的密闭容器中,进行化学反应: 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:

①该反应正向反应是          反应。(填“放热”或“吸热”)

②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是            

③当其他条件不变时,若缩小容器的体积,该反应平衡      移动。(选填“正向”、“逆向”或“不”)

⑵工业上合成甲醇可在密闭容器中采用如下反应进行:

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1

①该反应的平衡常数表达式K                     

②某实验将1molCO2和3molH2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应(只有一种条件不同)。测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示:

曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K       K(选填“>”、“=”或“<”)。

③一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡时CO2的转化率为50%,甲容器中该反应在5min内的平均速率υ(H2)=              mol·L-1·min-1

要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为                    

正确答案

(14分)

⑴吸热  BC 不  

 >   0.15    0.5<c≤1 (每空2分)

试题分析:化学反应: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

由以上表格看到:随着温度升高,k值增大;即平衡向正向移动,即正向是吸热方向;

①该反应正向反应是吸热反应。

反应前后化学计量数不变,所以整个过程压强始终不变,所以能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 :混合气体中c(CO2)不变υ(H2)=υ(H2O) ;当其他条件不变时,若缩小容器的体积,该反应平衡不移动。

⑵工业上合成甲醇可在密闭容器中采用如下反应进行:

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1

①该反应的平衡常数表达式K

②某实验将1molCO2和3molH2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应(只有一种条件不同),曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K>K

③一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡时CO2的转化率为50%,甲容器中该反应在5min内的平均速率υ(H2)=0.15mol·L-1·min-1

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1

甲:        1mol   3mol            0        0

乙:       a mol   b mol          c mol    c mol

要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,起始时维持化学反应向逆反应方向进行,所以c的最大值是1,平衡时CO2的转化率为50%,,所以最小值是0.5则c的取值范围为0.5<c≤1

点评:等效平衡 化学反应速率

点评:对于化学平衡的计算学生必须要掌握的知识有:三行式; 化学反应速率的计算公式:v=Δc/Δt ;等效平衡的三种情况:

I类:恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。

II类:恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。

III类:恒温恒压下对于气体体系等效转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。

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题型:填空题
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填空题

(13分)(1)对于下列反应:2SO2 + O2  2SO3,如果2min内SO2的浓度由6 mol/L下降为2 mol/L,那么,用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为____________,用O2浓度变化来表示的反应速率为_____________。

(2)下图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3 △H<0 达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况。

①a b过程中改变的条件可能是        

②b c过程中改变的条件可能是           

③若加入催化剂,请将反应速度变化情况画在c~d处。

(3)请用化学平衡移动知识解释久置的氯水(尤其是长期放置在见光环境),最后浅黄绿色消失,溶液变成稀盐酸:                                          

正确答案

(1)2mol/(L·min); 1mol/(L·min);(各两分,其中数值错没分,没单位扣一分)

(2)升温;减小SO3浓度;(各一分)

(图1分)

(3)在氯水中存在平衡:Cl2+H2O  HCl + HClO ,HClO见光易分解为HCl和O2,使得平衡体系中HClO浓度减小,平衡向正反应方向移动,Cl2浓度减小.HCl浓度增大,最后浅绿色消失,溶液变成稀盐酸.(3分)

(1)υ(SO2)==2mol/(L·min),υ(SO2)=×υ(SO2)=1mol/(L·min)

(2)①a b过程中正逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,应该是升温

②b c过程中逆反应速率瞬间减小,平衡正向移动,应该是减小了产物浓度

③若加入催化剂,正逆反应速率同倍数增大

(3)见答案

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题型:填空题
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填空题

用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率.工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)△H=-Q(Q>0)

完成下列填空:

(1)在一定温度下进行上述反应,若反应容器的容积为2L,3min后达到平衡,测得固体的质量增加了2.80g,则H2的平均反应速率______ mol/(L•min);该反应的平衡常数表达式K=______

(2)上述反应达到平衡后,下列说法正确的是______.

a.其他条件不变,压强增大,平衡常数K减小

b.其他条件不变,温度升高,平衡常数K减小

c.其他条件不变,增大Si3N4物质的量平衡向左移动

d.其他条件不变,增大HCl物质的量平衡向左移动

(3)一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是_______

a.3v(N2)=v(H2)    b.v(HCl)=4v(SiCl4)  c.混合气体密度保持不变

d.c(N2):c(H2):c(HCl)=1:3:6.

正确答案

(1)固体的质量增加了2.80g,n(Si3N4)==0.02mol,则参加反应的氢气为6×0.02mol=0.12mol,则用氢气表示的反应速率为=0.02mol/(L.min),

平衡常数K=,故答案为:0.02mol/(L.min);

(2)该反应为放热反应,气体体积增大的反应,则

a.其他条件不变,压强增大,平衡逆向移动,K减小,故a正确;

b.其他条件不变,温度升高,平衡逆向移动,K减小,故b正确;

c.其他条件不变,增大Si3N4物质的量,平衡不移动,故c错误;

d.其他条件不变,增大HCl物质的量平衡向左移动,故d正确;

故答案为:abd;

(3)a.由反应速率之比等于化学计量数之比,则3v(N2)=v(H2),则3v(N2)=v(H2),所以v(N2)=v(N2),则达到平衡,故a正确;        

b.v(HCl)=4v(SiCl4),不能确定正逆反应速率的关系,故b错误;  

c.因体积不变,气体的质量在变化,则混合气体密度保持不变时反应达到平衡,故c正确;

d.c(N2):c(H2):c(HCl)=1:3:6,取决于反应物的起始量及转化程度,不能确定反应是否平衡,故d错误;

故答案为:ac.

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题型:填空题
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填空题

在2 L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:

 

(1)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应。

(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是______。用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。

a.v(NO2)=2v(O2

b.容器内压强保持不变

c.v(NO)=2v(O2

d.容器内密度保持不变

正确答案

(1)是 (2)b 1.5×10-3mol·(L·s)-1 (3)bc

(1)该反应是可逆反应。

(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=Δn(NO)=0.020mol-0.007mol=0.013mol

c(NO2)==0.006 5mol·L-1

故表示NO2变化曲线的为b。

v(NO)==0.003mol·(L·s)-1

则v(O2)=v(NO)=0.001 5mol·(L·s)-1

(3)a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。

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题型:填空题
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填空题

在恒温时,向某密闭容器中通入2 mol X和1 mol Y气体,发生如下反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),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4 mol X(g)和2 mol Y(g),达到平衡,则Z的体积分数为_______;平衡时,气体X的体积分数为_______。

(2)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入X(g)和Y(g)的物质的量分别记为n(X)=m、n(Y)=n,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则的取值范围为_______。

正确答案

(1)w(Z)=0.4   40%

(2)0.5<<5,即0.5<<5

体积不变时,体系的压强相等时,该平衡不发生移动,故向密闭容器中通入4molX(g)和2molY(g),达到平衡,该平衡与原平衡相同;若要满足“向密闭容器中通入X(g)和Y(g)的物质的量分别记为n(X)=m、n(Y)=n,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,”则平衡时该平衡与原平衡为等效平衡。等效平衡即要求配料相等,则m的最大值为5mol,此时n必须为0.5 mol,能够使得两者的物质的量之比为2∶1。得答案为0.5<<5。

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填空题

在密闭容器中进行的如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ,SO2的起始浓度是0.4 mol·L-1,O2的起始浓度是1 mol·L-1。当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态

(1)求反应的平衡常数。

(2)若将平衡时反应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动?

(3)若平衡时反应混合物的压强减小1倍,平衡将如何移动?

(4)平衡时保持体积不变,向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,使体系总压变为原来的3倍,平衡又将如何移动?

正确答案

(1)  (2)向正反应方向移动  (3)向逆反应方向移动  (4)不移动

2SO2(g)  +  O2(g) 2SO3(g)

2             1             2

起始时          0.4            1            0

平衡时      0.4(1-80%)   1-1/2×0.4   0.4×80%

=0.08              ×80% =0.84   =0.32

 

即Qc<K,所以平衡向正反应方向移动。

(3)压强减小1倍,各组分的浓度也减小1倍。

即Qc>K,所以平衡向逆反应方向移动。

(4)保持体积不变,充入稀有气体Ar,尽管总压改变,但反应混合物各组分的浓度保持不变。

下一知识点 : 化学反应进行的方向
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