- 化学平衡
- 共20016题
火力发电时排出的烟气中含有SO2,会造成一系列环境和生态问题。工业上利用的海水脱硫是一种有效的方法,工艺流程如图:
(1)天然海水呈碱性,请写出SO2与OH-反应的离子方程式:____。
(2)天然海水吸收含硫烟气后溶有H2SO3分子,用氧气将其氧化的化学方程式为:___。氧化后的“海水”需要引入大量天然海水与之混合后才排放的主要目的是____。
(3)为测定烟气中SO2的含量,将标准状况下500 mL的烟气通入20 mL 0.05 mol.L-1的高锰酸钾溶液,恰好使紫色刚好褪去:
①请配平方程式:___KMnO4+____SO2+____H2O==___MnSO4+____ K2SO4+___H2SO4 ②所通烟气中SO2的体积百分含量为___。
(4)工业上常用可逆反应:2SO2+O22SO3 △H<0制备硫酸,下列对该反应的说法不正确的是____。
A.当单位时间内消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3,说明此时该反应达到平衡状态
B.升高温度,可以增大正、逆反应速率,平衡向右移动
C.温度不变,增大压强时,平衡向右移动
D.工业上通常在该反应中使用催化剂来提高SO2的转化率
正确答案
(1) SO2+2OH-=SO32- +H2O (或SO2+OH-=HSO3-)
(2)2H2SO3+O2=2H2SO4 ;中和、稀释氧化后海水中生成的酸(H+)
(3)①2KMnO4+5SO2+2H2O=2MnSO4+ K2SO4+2H2SO4 ;11. 2%
(4) ABD
工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下 同)____。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
①由表中数据判断△H____(填“>”、“=”或 “<”)0;
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)= 0.2
mol/L,则CO的转化率为____,此时的温度为____。
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是_________。
a.升温 b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2加压 e.加入惰性气体加压 f.分离出甲醇
(4)300℃时,在一定的压强下,5 mol CO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应变化的热量为454
kJ。在该温度时,在容积相同的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.2c1>c3 B.a+b<90.8 C.2p2< p3 D.α1+α3<1
正确答案
(1)CD
(2)①<;②80%;250℃
(3)df
(4)D
在一定温度下,在一体积固定的密闭中加入2mol X和1mol Y,发生如下反应:
2X(g)+Y(g)aZ(g)+W(g) △H=-Q kJ·mol-1(Q>0)(a是正整数)当反应达到平衡后,反应放出的热量为
Q1kJ,物质X的转化率为α;平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)温度升高,平衡常数K的值_______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)化学计量数a的值为______________。
(3)有同学认为,Q1一定小于Q,你认为该结论是否正确?___________,其理由是__________________________________。
(4)维持温度不变,若起始时向容器中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是_____________(稀有气体不参与反应)。
A.2 molX、1mol Y、1molAr
B.a molZ、1mol W
C.1 molX、0.5mol Y、0.5a molZ、0.5 mol W
D.2 molX、1mol Y、lmolZ
(5)X的转化率α=_____________(用含Q、Q1的代数式表示)。
正确答案
(1)减小
(2)1
(3)正确;2molX和1molY不可能完全反应
(4)A
(5)
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
Ⅰ.合成氨
(1)写出装置①中发生反应(该反应为放热反应)的化学方程式:______________
(2)进入装置①的氮、氢混合气体(体积比为1:3)与反应达平衡后出来的混合气体压强之比为5:4,则氮气的转化率为______________。
(3)生产过程中氮气与氢气以1:2.8(体积比)进行投料,试从原料利用的角度解释原因_______________________
(4)已知在实际生产过程中装置①中温度控制在700K左右,这样做的目的是:
①该温度下铁触媒的活性最大,催化效果最佳;
②____________________
Ⅱ.氨的接触氧化原理
(5)在装置②中反应有:
4NH3(g) + 5O2(g)4NO(g)+ 6H2O(g);ΔH=—905.5 kJ·mol-1
4NH3(g) + 3O2(g)2N2(g) + 6H2O(g);ΔH=—1267 kJ·mol-1
除了上列反应外还可能发生一氧化氮的分解。完成热化学方程式:
2NO(g)N2(g) +O2(g);ΔH=__________
(6)根据下图信息回答问题
装置②中将温度控制在780℃-840℃,不可超过900℃,其原因是____________________
正确答案
(1)N2+3H22NH3
(2)40%
(3)增大氮气浓度,提高氢气转化率
(4)加快反应速率
(5)-180.75 kJ·mol-1(6)NO产率下降,氨气更多地转化为了氮气
t℃时,将2molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=-196.6kJ/mol。2min时反应达到化学平衡,此时测得反应物
O2还乘余0.8mol,请填写下列空白:
(1)从反应开始到达化学平衡,生成SO3的平均反应速率为_______;平衡时SO2转化率为_________。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号,下同)_______________。
A.溶器内压强不再发生变化
B.SO2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗2nmolSO2的同时消耗nmolO2
E.相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成nmolO2
(3)反应达到化学平衡后,以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO2转化率的是__________。
A.向容器中通入少量O2B.向容器中通入少量SO2C.使用催化剂
D.降低温度
E.向容器中通入少量氦气(已知:氦气和SO2、O2、SO3都不发生反应)
(4)t2℃时,若将物质的量之比n(SO2):n(O2)=1:1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中,反应达到平衡时,混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为_____________。
正确答案
(1)0.1 mol/(L·min);20%
(2)ABE
(3)AD
(4)80%
在T1℃时,向容积为2 L的密闭容器甲中加入1molA 气体、3mol B气体及少量固体催化剂,发生下列反应:A(g)+3B(g)2C(g);△H
(1)计算该反应在0~10 min时间内B的平均反应速率为________,A的转化率为_______
(2)在T1℃时,若起始在容器甲中只加入1.0 molC,则达到平衡时C的体积分数____。
a.大于25% b.等于25% c.小于25%
(3)上图分别表示的是在T1℃和T2℃时,密闭容器甲中气体B的体积分数随时间(t)变化的曲线,试判断T1 ____(填“<”“>”或“=”)T2。
(4)若保持T1℃,在体积也为2L的密闭容器乙中通入一定量的A、B、C三种气体,欲使平衡时容器乙中各物质的物质的量与容器甲中完全相同,且起始时反应向正反应方向进行,则通入B的物质的量x的取值范围是_____________________
正确答案
(1)0.06 mol/(L·min);40%
(2)c
(3)>
(4)1.8 mol
一刚性容器内部有一个不漏气且可滑动的活塞将容器分成左右两个室,左室内充入一定体积的N2气体,右室充入A和B两种气体,HA和B的物质的量之比为3:2,右室内发生如下反应:。反应开始前活塞停留在离左端l/4处(如图),反应在恒温下进行,当反应达平衡状态时,活塞处于容器中间。
试回答下列问题:
(1)右室气体反应前后的压强之比为___________,物质的量之比为___________;
(2)反应达平衡时气体A的转化率为___________;
(3)原容器中左右两室起始时充入的各物质的量均为原来的两倍,那反应前活塞相对于原来的1/4处将
___________ (填“偏左”、“偏右”或“不变”),达平衡时,活塞相对于中间位置将___________(填“偏左”、“偏右”或“不变”)。A的转化率将___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
正确答案
(1)2:1;3:1
(2)5/6或83%
(3)不变;偏右;变大
Ⅰ、在10℃和4×105Pa的条件下,当反应aA(g)⇌dD(g)+eE(g)建立平衡后,维持温度不变,逐步增大体系的压强,在不同压强下该反应建立平衡后,物质D的浓度见下表(在增大压强的过程中无其它副反应发生):
①压强从4×105Pa增加到6×105 Pa时平衡应向______反应方向移动(填“正”或“逆”,下同),理由是______.
②压强从1×106 Pa 增加到2×106 Pa时,平衡向______反应方向移动.此时平衡向该方向移动的两个必要条件是______;______.
Ⅱ、在10℃和1.01×105Pa的条件下,往容积可变的密闭容器中充入a molA和b molB,当反应2A(g)+B(g)⇌D(g)+E(s)建立平衡后,气体密度不变,已知各物质的摩尔质量(单位:g•mol-1)分别为A18、B46、D42、E40,则a:b为______.
Ⅲ、已知T℃、P kPa时,往容积可变的密闭容器中充入2mol X和1mol Y,此时容积为V L.保持恒温恒压,使反应:2X(g)+Y(g)⇌2Z(g)达到平衡时,Z的体积分数为0.4.若控制温度仍为T℃,另选一容积为V L的固定不变的密闭容器,往其中充入一定量的X和Y,使反应达到平衡,这时Z的体积分数仍为0.4.则充入的X和Y的物质的量应满足的关系是:a n(Y)<n(X)<b n(Y),则a为______.
正确答案
Ⅰ、①压强从4×105Pa增加到6×105 Pa时,D的浓度应变化为0.085mol/L的1.5倍即为0.1275mol/L,而图表中变化为0.126mol/L,说明平衡逆向进行,
故答案为:逆;加压时生成物D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数;
②压强从1×106 Pa 增加到2×106 Pa时,D的浓度应变化为0.2mol/L的2倍即0.4mol/L,而图表中D的浓度为0.44mol/L,说明平衡正向进行;根据①可知反应是气体体积增大的反应,所以此时E加压变为液体或固体,a>d时,才能在加压条件下向正向进行,
故答案为:正;a>d;生成物E在该条件下的状态为非气态;
Ⅱ往容积可变的密闭容器中充入a molA和b molB,当反应2A(g)+B(g)⇌D(g)+E(s)建立平衡后,气体密度不变,已知各物质的摩尔质量(单位:g•mol-1)分别为A18、B46、D42、E40,设反应中消耗B物质的量为x,依据化学平衡的三段式计算得到:
2A(g)+B(g)⇌D(g)+E(s)
起始量(mol) a b 0 0
变化量(mol) 2x x x x
平衡量(mol) a-2x b-x x x
反应过程中压强不变,密度不变,说明气体质量之比等于气体物质的量之比;
=
假设18a+46b=m,代入上式化简得到:m=20(a+b)
18a+46b=20a+20b
得到a:b=13:1,故答案为:13:1;
Ⅲ、设起始时,X和Y的物质的量分别为n(X)和n(Y),发生转化的Y的物质的量为x,则
2X(g)+Y(g)=2Z(g)
起始/mol:n(X) n(Y) 0
转化/mol:2x x 2x
平衡/mol:n(X)-2x n(Y)-x 2x
根据“平衡混合气体中Z的体积分数仍为0.4”列等式:
解得n(X)+n(Y)=6x ①
下面用极端假设法进行讨论:
若X完全转化,则生成的Z为:
2x=n(X) ②
由①②两式得:2n(X)=n(Y)
若Y完全转化,则生成的Z为:
2x=2n(Y) ③
由①③两式得:n(X)=5n(Y)
综上所述:<
<5,
则a=0.5,故答案为:0.5.
研究NO2、SO2、CO等大气污染物气体的处理具有重要意义。
(1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H= -Q1KJ·mol-1 2NO(g)+O2(g)
2NO2(g);△H= -Q2KJ·mol-1则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g);△H= ________KJ·mol-1(2)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1︰2置于密闭容器中发生上述反应,当平衡时NO2与NO体积比为1︰3,则平衡常数K=________ 。
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示,则该反应△H= _____0 (填“>” 或“<” )。实际生产条件下控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此条件下的理由是__________ 。
正确答案
(1)-(Q1-Q2)/2或(Q2-Q1)/2
(2)1.8
(3)<;该反应是放热反应,降低温度,有利于甲醇合成,在250℃、1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本却会显著增加(或经济效益不好)
“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
(1)T℃时,一个固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g) +H2(g) △H=-42KJ/mol
①下列事实能说明该反应达到平衡的是_________
a.体系中的压强不发生变化
b.υ正(H2)=υ逆(CO )
c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d.CO2的浓度不再发生变化
② T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的。则第4~5min之间,改变的条件_____________,第5~6min之间,改变的条件是_____________。已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01 mol/L,则CO在此条件下的转化率为______________。T℃________420℃(填大于,小于或等于)
(2)CO可以合成二甲醚,二甲醚可作为燃料电池的,已知参与电极反应的单位质量电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量,则二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池相比较,下列说法正确的是____________。(填字母)
A、两种燃料互为同分异构体,分子式相同,比能量相同
B、两种燃料所含共价键数目相同,断键时所需能量相同,比能量相同
C、两种燃料所含共价键种类不同,断键时所需能量不同,比能量不同
(3)某有机物由C、H、Al三种元素组成,其摩尔质量为72 ,其中Al、C的质量分数分别为37.5%和50%。该物质与水剧烈反应生成CH4,则该反应的化学方程式为_____________。
正确答案
(1)①bd;②增加H2浓度;增加H2O(g)浓度;75%
(2)C
(3)Al(CH3)3 +3H2O=Al(OH)3↓+3CH4↑(或其他合理答案)
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