- 化学平衡
- 共20016题
一定条件下,将SO2和O2充入一个体积为2L的密闭容器中,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。
回答下列问题:
(1)0~15min内SO2的平均反应速率为__________。
(2)当降低温度时,SO2的转化率增大,则该反应正反应为_________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)若反应达到平衡后,其他条件不变,向该容器中充入2mol SO2气体,则平衡常数K____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)反应处于平衡状态的时间是____,则该温度下的平衡常数K为____(保留2位小数);若t℃时平衡常数为K1,(t+50)℃时平衡常数为K2,则K1____(填“>” “<”或“=”)K2。
(5)反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是 _____________(用文字表达);10~15min的曲线变化的原因可能是_____(填写编号)。
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加SO3的物质的量
(6)某温度下的平衡常数K=532.4,各物质的浓度如下,c(SO2)=0.0600mol/L,c(O2)=0.4000mol/L, c(SO3)=2.000mol/L,请判断反应进行的方向:________。
正确答案
(1)0.02mol/(L·min)
(2)放热
(3)不变
(4)15~20min;0.10;>
(5)增加了O2的量;ab
(6)向逆反应方向进行
欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运 用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
____C + ____K2Cr2O7 + ____→ ____CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO4)3 + ____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H1=-116 kJ/mol
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是 _______;
A.随时将CH3OH与反应混合物分离
B.降低反应温度
C.增大体系压强
D.使用高效催化剂
②已知:
△H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为______________;
③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是___________________;
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z 在对应温度下CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) 的平衡常数K =__________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________。
正确答案
(1)3 2 8H2SO4 3 2 2 8
(2)①CD;② CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-651kJ/mol;③ⅰ)270℃;ⅱ) 4 L2/mol2(3)1.6×10-5 mol/L
欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运 用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
____C + ____K2Cr2O7 + ____→ ____CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO4)3 + ____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H1=-116 kJ/mol
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是 _______;
A.随时将CH3OH与反应混合物分离
B.降低反应温度
C.增大体系压强
D.使用高效催化剂
②已知:
△H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为______________;
③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是___________________;
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z 在对应温度下CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) 的平衡常数K =__________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________。
正确答案
(1)3 2 8H2SO4 3 2 2 8
(2)①CD;② CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-651kJ/mol;③ⅰ)270℃;ⅱ) 4 L2/mol2(3)1.6×10-5 mol/L
高温下CuO和CO中发生如下反应: CuO(s)+CO(g) Cu(s)+CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1) 该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“>”“<”或“=”);
(2) 在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Cu、CuO、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=________、CO的平衡转化率=________;
(3) 欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是__ __。
A.减少Cu的量
B.增加CuO的量
C.移出部分CO2D.提高反应温度
E.减小容器的容积
F.加入合适的催化剂
正确答案
(1) 平衡常数表达式K=C(CO2)/C(CO);ΔH<0;
(2) v(CO2)=0.006 mol/(L.min);CO的平衡转化率=60%
(3) 可采取的措施是C
运用化学反应原理研究硫及其化合物的反应有重要意义。
(1)在一定温度下,将2 mol SO2和1 mol O2通入1 L的密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0。下列说法中正确的是_________。
A.当混合气体的密度保持不变时,反应达到平衡状态
B.保持不变时,反应达到平衡状态
C.若该反应达平衡后,向该容器中充入氦气,则平衡正向移动
(2)已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol,S的燃烧热为296 kJ/mol,H2S的燃烧热为561.7 kJ/mol(H2S燃烧的生成物为SO2和H2O),则H2(g)+S(s)=H2S(g)的△H=____kJ/mol。
(3)为测定硫酸生产过程中混合气中SO2的体积分数,选用含淀粉的0.050 0 mol/L I2的标准溶液进行测定。已知:V(耗用I2标准溶液)=10. 00 mL,V(采集烟气)=100.0 mL(已折算为标准状况),则烟气中SO2的体积分数为____。
(4)在温度相同、体积均为1L的两个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡状态时的有关数据如下:已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H= -Q kJ/mol(Q>0) 。
①_____
(填“>”“<”“=”),
+
=_______
②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡后,再向乙中加入0.5 mol SO2、0.25 mol O2、1.5 mol SO3,平衡
______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
正确答案
(1)B
(2)-20.1
(3)11.2%或0.112
(4)①=;1;②正向
在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=____________。
(2)如图中表示NO2的变化的曲线是_____。用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
(3)下列能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A.v(NO2)=2u(O2) B.容器内压强保持不变 C.v逆(NO)= 2v正(O2) D.容器内密度保持不变
(4)某同学查阅资料得知,该反应K300℃>K350℃;25℃时,生成1mol NO2,热量变化为56.4 kJ。根据题目信息,该反应的热化学方程式为____________________。
(5)为使该反应的反应速度增大,且平衡向正反方向移动的是________。
A.及时分离除NO2气体 B适当升高温度 C.增大O2的浓度 D.选择高效催化剂
正确答案
(1)
(2)b;1. 5×10-3mol·L-1·s-1 (3)BC
(4)2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-112. 8 kJ/mol
(5)C
对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料,消除碳氧化物对环境的负面影响。请回答下列问题:
(1)25℃时,石墨和CO的燃烧热分别为:393.5kJ/mol、283.0kJ/mol。请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式______________;
(2)25℃时,反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的平衡常数K=2.96×10-92。在一个体积可变的密闭容器(起始时的容器体积为1L)中充入一定量的CO2、CO、O2混合气体,要使容器中的反应开始时向CO2分解的方向移动,则起始时充入的三种气体的物质的量应满足的关系是______________。当该反应在25℃时达到平衡后,其它条件不变时,升高温度或增加容器的压强,均能使该平衡发生移动,请在下列坐标中作出该反应的平衡常数K随温度(T)、压强(P)变化而变化的示意图:
(3)1600℃时,反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的平衡常数K=1×108。经测定,汽车尾气中CO和CO2气体的浓度分别为4.0×10-5mol/L和4.0×10-4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个1600℃的补燃器并不断补充O2使其浓度始终保持为4.0×10-4mol/L。则CO的补燃转化率为_____________;
(4)以CO和O2为电极燃料,以熔融K2CO3为电解质组成燃料电池,请写出该电池的负极反应方程式____________________。
正确答案
(1)C(石墨)+1/2O2(g)==CO(g) △H=-110.5kJ/mol
(2)[c2(CO)·c(O2)]/c2(CO2)<2.96×10-92
;
(3)94.5%±0.5%
(4)CO-2e-+CO32-=2CO2
我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ/mol
2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-825.5 kJ/mol
反应:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=_______kJ/mol。
II.反应 1/3Fe2O3(s)+CO(g)2/3 Fe(s)+CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4.0。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。
(1)CO的平衡转化率= _____________。
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________
a.提高反应温度 b.增大反应体系的压强 c.选取合适的催化剂
d.及时吸收或移出部分CO2 e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
III.(1)高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
。请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率 (H2)= ________。
(2)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表
则下列关系正确的是________。
A.c1=c2 B.2Q1=Q3 C.2a1=a3 D.a1 +a2 =1
E.该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量
(3)若在一体积可变的密闭容器中充入l molCO、2mol H2和1mol CH3OH,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向________(填“正”、“逆”)反应方向移动。
(4)甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式__________________。
正确答案
I.-23.5
II.(1) 60%;(2)d
III.(1)0.15 mol·L-1·min-1;(2) ADE;(3)正;(4)CH3OH+8OH-→6e-=CO32-+6H2O
甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=
-90. 8 kJ/mol
(1)该热化学方程式表达的意义是_______________。
(2)在一定条件下,上述反应在一密闭容器中达到平衡。该反应平衡常数的表达式为________________;结合该表达式分析,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,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
(3)如图表示该反应在某一时间段中反应速率与反应过程的关系图(t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个,且各不相同)。
各阶段对应的平衡常数如表所示
请判断K1、K2、K3、K4之间的关系为_________(用“>” “<”或“=”连接)。
(4)原料气的加工过程中常常混有一些CO2,为了研究温度及CO2含量对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验。实验数据见下表
由表中数据可得出多个结论。
结论一:在一定条件下,反应温度越高,生成CH3OH的碳转化率_________________。
结论二:________________ 。
正确答案
(1)1 mol CO(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1mol CH3OH(g) 放出90.8 kJ的热量
(2)K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)];C
(3)K1>K2=K3=K4
(4)越高;原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率,CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低
氮是大气中含量丰富的一种元素,氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用,减少氮氧化物的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列氮及其化合物的相关问题:
(1)据报道,意大利科学家获得了极具研究价值的N4,其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似。已知断裂1 mol N-N键吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量,请写出N4气体转变为N2反应的热化学方程式:______________________。
(2)据报道,NH3可直接用作车用燃料电池,写出该电池的负极反应式:____________________。
(3)在T1℃时,将5 mol N2O5置于10 L固定容积的密闭容器中发生下列反应:2N2O5(g)4NO2(g)+
O2(g);△H>0。反应至5分钟时各物质的浓度不再发生变化,测得NO2的体积分数为50%。
①上述平衡体系中O2的体积分数为__________,N2O5的物质的量为__________mol。
②用O2表示从0~5 min内该反应的平均速率υ(O2)= __________。
③将上述平衡体系的温度降至T2℃,密闭容器内减小的物理量有__________。
A.压强 B.密度 C.反应速率 D.N2O5的浓度
(4)在恒温恒容的密闭容器中充入NO2,建立如下平衡:2NO2(g)N2O4(g),平衡时N2O4与NO2的物质的量之比为a,其它条件不变的情况下,分别再充入NO2和再充入N2O4,平衡后引起的变化正确的是
__________。
A.都引起a减小
B.都引起a增大
C.充入NO2引起a减小,充入N2O4引起a增大
D.充入NO2引起a增大,充入N2O4引起a减小
正确答案
(1)N4(g)=2N2(g);△H=-882 kJ/mol
(2)2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
(3)①12.5%;3;②0.02 mol/(L·min);③AC
(4)B
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