- 化学平衡
- 共20016题
(8分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
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:
回答下列问题:
(1)该反应为________反应(填“吸热”“放热”).
(2)能判断该反应是否已达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(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O)d.c(CO2)=c(CO)
(3)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时,CO平衡浓度为0.25 mol/L,试判断此时的温度为________℃.
(4)若在(3)所处的温度下,在1 L的密闭容器中,加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时,H2的物质的量为________.
a.等于1.0 mol b.大于1.0 mol
c.大于0.5 mol d.无法确定
正确答案
(8分)(1) 吸热 反应.(2)bc.(3)830℃.(4)b.
(1)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明升高温度平衡向正反应方向进行,所以正反应是吸热反应。
(2)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,所以b正确;根据反应的方程式可知,反应前后体积不变,所以压强也是不变的,因此选项a不正确;c中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,因此d不正确,答案选bc。
(3)CO平衡浓度为0.25 mol/L,所以根据方程式可知,消耗CO2和氢气的浓度都是0.25mol,则剩余CO2和氢气的浓度都是(0.5mol/L-0.25mol/L)=0.25mol,因此此时平衡常数是1,所以温度是830℃。
(4)平衡时,H2的物质的量为x,则消耗CO2和氢气的物质的量都是x,剩余CO2和氢气的物质的量分别是(2-x)和(3-x),因此有,解得x=1.2mol,答案选b。
恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生反应: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)="13" mol,nt(NH3)="6" mol,计算a= 。
(2)反应达到平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量= 。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比n(始)∶n(平)= 。
(4)原混合气体中,a∶b= 。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)= 。
(6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)= 。
正确答案
(每空2分,共12分)
(1)16(2)8 mol(3)5∶4(4)2∶3(5)1∶2(6)3∶3∶2
试题分析:(1)利用物质的量之比等于化学计量数之比,所以(a-13)mol:6mol=1:2,解得a=16,故答案为:16;
(2)反应达平衡时,混合气体为=32mol,其中NH3的物质的量为32mol×25%=8mol,故答案为:8mol;
(3)由(1)知a=16mol,由(3)b=24mol,
所以故原混合气体为16mol+24mol=40mol,
由(3)知平衡混合气体的组成为:N212 mol,H212 mol,NH3为8 mol.
所以平衡混合气体的物质的量为12mol+12mol+8mol=32mol,
则原混合气体与平衡混合气体的物质的量之比n(始):n(平)=40mol:32mol=5:4,
故答案为:5:4;
(4)由(1)知a=16mol,由(3)b=24mol,所以a:b=16mol:24mol=2:3,
故答案为:2:3;(5)由(3)可知,开始是氢气的物质的量为24mol;
平衡时参加反应的氮气的物质的量为4mol,参加反应的氢气的物质的量为12mol,
所以达到平衡时,N2和H2的转化率之比α(N2):α(H2)==1:2,
故答案为:1:2.
(6)N2 +3H2 2NH3,
开始(mol):16 b 0
变化(mol):4 12 8
平衡(mol):12 (b-12)8
平衡时,NH3的含量(体积分数)为25%,所以×100%=25%,解得b=24,
所以平衡混合气的组成为:N212 mol,H212 mol,NH3为8 mol,
平衡混合气体中,n(N2):n(H2):n(NH3)=12mol:12mol:8mol=3:3:2,
故答案为:3:3:2。
点评:本题考查化学平衡的有关计算,难度不大,注意基础知识的掌握与三段式解题法的步骤。
现有下列可逆反应:A(g)+B(g) xC(g),在不同条件下生成物C在反应混合物中的质量分数(C%)和反应时间(t)的关系如下图:
请根据图像回答下列问题:
(1)若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况,则 曲线表示无催化剂时的情况(填字母,下同);
(2)若乙图表示反应达到平衡后分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入惰性(与反应体系中任一物质均不反应)气体后的情况,则 曲线表示恒温恒容的情况;
(3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 热反应(填“吸”或“放”);
(4)化学计量数x的值 (填取值范围);判断的依据是 。
正确答案
(1)b (2)a (3)吸
(4)大于2(或>2或≥3) 保持温度不变,增大压强,C%减小,说明平衡向逆反应方向移动,故x>1+1=2
(2)恒温恒容下充入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,C%不变。
(3)保持压强不变,升高温度,C%增大,说明平衡向正反应方向移动,故正反应是吸热反应。
(满分10分)有两个容积相等的密闭容器A和B(如图)所示,A容器有一个可上下移动的活塞,能使容器保持恒压,B容器的容积不变。起始时这两个容器中分别充入等量按体积比为2:1的SO2和O2的混合气体,并使A和B容积相等。在400℃条件下,发生如下反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)。
(1)达到平衡时,所需的时间t(A) t(B),A容器中SO2的转化率比B容器中 。(填“大、小或相等)
(2)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入少量的等量氩气,A容器中化学平衡 移动,B容器中化学平衡 移动。(填“向左、向右、不”)
(3)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入等量原反应气体,再达到平衡时,A容器中c(SO3) ,B容器中SO3的质量分数 。(填“增大、减少或不变”)
正确答案
(1)<(1分) , 大 (2分)(2)向左(1分), 不(2分)
(3)不变 (2分), 增大(2分)。
(1)因为反应是体积减小的可逆反应,所以在反应过程中B中的压强始终小于A中的压强,压强小,反应速率小,到达平衡的时间就多。高压有利于平衡向正反应方向移动,所以A中的转化率高。
(2)A保持恒压,B保持恒容,因此通入少量的等量氩气,A中的体积必然增大,导致浓度降低,平衡向逆反应方向移动。B中的压强虽然增大,但浓度不变,所以平衡不移动。
(3)A保持恒压,因此再通入等量原反应气体,平衡时和原平衡是等效的,因此含量不变。B保持恒容,再通入等量原反应气体,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,生成物的含量增大。
(16分)在一个固定体积的密闭容器中发生某反应,当改变其他反应条件,在I、II、III阶段,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
(1)该反应的化学方程式为 (物质用图中的“A”、“B”、“C”表示),该反应在第I阶段的平衡常数为 。
(2)第III阶段,从开始至平衡,用B表示的平均反应速率为 ;
(3)第I阶段,A的转化率为 ;第III阶段达平衡后,C的体积分数为 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;
(5)已知第Ⅱ阶段反应温度(T2)低于第III阶段反应温度(T3),则该反应的正反应
△H 0(填“<”或“>”)
正确答案
⑴方程式为 A+3B 2C ,平衡常数为 4/27 。
⑵ 0.036mol/(L·min) ;
⑶ 50% ; 33% ;
⑷ 正移 ,措施是将C从平衡混合物中分离出去 ;⑸△H > 0
A+3B 2C第III阶段,从开始至平衡,用B表示的平均反应速率为0.36mol/L.10min=0.036mol/(L·min). 由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是向正向移动,可以把C 的浓度减小。将C从平衡混合物中分离出去。已知第Ⅱ阶段反应温度(T2)低于第III阶段反应温度(T3),温度升高,向正向移动,则该反应的正反应为吸热反应。△H>0
已知可逆反应:M(g)+N(g)═2P(g)+Q(g)正反应为吸热反应;请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1mol•L-1,c(N)=2.4mol•L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为______.
(2)其它条件不变,反应温度升高,M的转化率______(填“增大“‘减小”或“不变”).
(3)其它条件不变,在反应的密闭容器中通入氩气(不参加反应).达到平衡后,P的百分含量将______(填“增大”“减小”或“不变”).
正确答案
(1)△c(M)=60%×1mol•L-1=0.6mol•L-1,浓度变化量之比等于化学计量数之比,所以△c(N)=△c(M)=0.6mol•L-1,故此时N的转化率×100%=25%.
故答案为:25%
(2)该反应正反应为吸热反应,升高温度平衡向吸热方向移动,即向正反应方向移动,M的转化率增大.
故答案为:增大
(3)其它条件不变,在反应的密闭容器中通入氩气,不影响平衡,P的百分含量不变.
故答案为:不变
(10分)请回答下列问题:
(1)等温、等容下,已知2NO+O22NO2 △H<0,当该反应处于平衡状态时,下列措施中有利于提高NO的平衡转化率的是 (填字母)。
E.加入催化剂 F.增加NO的量
(2)若将l.00 molO2和2.00 mol NO混合充入容积为2 L的密闭容器中,3分钟后反应达到平衡。平衡后混合气体总物质的量为2.55mol,用O2表示的化学反应速率为 mol•L-1•min-1。
(3)容积均为2 L的四个密闭容器中均进行着(2)中的反应,某温度下,各物质物质的量(mol)及正逆反应速率关系如下表所示:
①若方程式系数为最简整数比,则该温度下的平衡常数K=
填写表中空格: ② ③ (填>或 <)
正确答案
(10分)(1) B、C、(2)0.075(3) ①40 ②< ③ >
(1)考查外界条件对平衡的影响。正反应是体积减小的、放热的可逆反应,所以降低温度或增大压强或增大氧气的浓度,平衡都向正反应方向进行,NO的转化率都是增大的。催化剂不能改变平衡状态,转化率不变。增加NO浓度,平衡向正反应方向进行,但NO的转化率降低,所以答案选BC。
(2)设消耗氧气的物质的量是x,则消耗NO是2x,生成NO2是2x,则1-x+2-2x+2x=2.55,解得x=0.45,所以用O2表示的化学反应速率为。
(3)正逆反应速率相等时即达到平衡状态,所以根据容器I可知,该温度下的平衡常数K=;容器Ⅱ中此时
,所以反应向逆反应方向进行,则正反应速率小于逆反应速率;同样可知容器Ⅲ中此时
,所以反应向正反应方向进行,则正反应速率大于逆反应速率。
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,据此回答以下问题:
(1)①该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
②根据温度对化学平衡的影响规律可知,对于该反应,温度越高,其平衡常数的值越 。
(2)某温度下,若把10 mol N2与30 mol H2置于体积为10 L的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为20%,则该温度下反应的K= (可用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.容器内的密度保持不变
b.容器内压强保持不变
c.v正(N2)=2v逆(NH3)
d.混合气体中c(NH3)不变
(3)对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是(选填序号) 。
正确答案
(1)① ②小
(2) b、d
(3)a、c
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol,
是一个气体体积减小的放热反应。
(1)①由方程式知K=。
②升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,c(NH3)减小,c(N2)、c(H2)增大,故减小,K值减小。
(2)设N2转化了x mol·L-1则
N2(g)+H2(g)2NH3(g)
开始时:(mol·L-1) 1 3 0
转化:(mol·L-1) x 3x 2x
平衡时:(mol·L-1) 1-x 3-3x 2x
则=20%,x=
;
K==
=
。
判断平衡状态的标志是①v(正)=v(逆),②各成分的浓度保持不变。ρ=始终不变,a不能说明是否达平衡状态,
,c不能说明反应达平衡状态。
(3)温度越高,反应越快,达平衡所用时间越短。T1
有两个密闭容器A和B,A容器中有一个移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2:l的SO2和O2的混合气体,并使A和B容积相等(如图所示),在保持400℃的温度下使之发生如下反应:2SO2+O22SO3。填写下列空白:
(1)SO2的转化率α(A) α(B)。(填“<”、“>”或“=”)
(2)达到(1)所述平衡时,若向两容器中通入少量的氩气,A容器化学平衡 移动。(填“正向”、“逆向”或“不”)
(3)达到(1)平衡后,向容器中充入等量的原反应气体,再次达到平衡后,B容器中SO3在混合气体中的体积分数 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
(1) > (2) 逆向 (3) 增大
试题分析:(1) 可以先理解为A容器的体积保持不变,二者都达到等效平衡,此时,对于A中物质的量来讲,比原来减小,再让容器体积发生变化,可以理解为对于A来说是增大压强平衡右移,转化率增大,所以有α(A) > α(B)。 (2) 充入少量氩气后,A的体积增大,平衡逆向移动。(3) 达到(1)平衡后,向容器中充入等量的原反应气体,若平衡不移动,三氧化硫的体积分数都不变,但对于B容器来讲,相当于增大压强,平衡右移,致使B容器中SO3在混合气体中的体积分数增大。
铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)一定条件下,Fe与CO2可发生反应:
2Fe(s)+3CO2(g)Fe2O3(s)+3CO(g)
该反应的平衡常数(K ) 随温度(T ) 升高而增大。
①该反应的平衡常数K=______。(填表达式)
②下列措施中,能使平衡时c(CO)/c(CO2) 增大的是 (填标号)。
(2)图1装置发生反应的离子方程式为 。
(3)图2装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液,观察到石墨电极附近首先变红。
① 电源的M端为 极,甲烧杯中铁电极的电极反应为 。
② 乙烧杯中电解反应的化学方程式为 。
③ 停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g,甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为 mL 。
正确答案
(1)①(2分) ②A (2分)
(2)2Fe3++Cu =2Fe2++Cu2+(2分)
(3)①正(2分), Fe - 2e-=Fe2+(2分)
②2CuSO4+2H2O2Cu +O2↑ +2H2SO4 (3分) ③224(3分)
试题分析:(1)①Fe与Fe2O3为固体,不列入平衡常数表达式。
②升高温度,平衡向右移动,c(CO)/c(CO2) 增大,A项正确;,因为反应前后气体系数相等,增大压强、充入一定量CO, c(CO)/c(CO2)不变,故B项、C项不正确;再加铁粉,平衡不移动,D项不正确。
(3)①石墨电极附近变红,H2O电离出的H+放电,使OH‾浓度增大,该电极为阴极,所以N极为负极,M极为正极;甲烧杯中铁电极为阳极,Fe失电子:Fe - 2e-=Fe2+。
②电解CuSO4溶液生成Cu、O2、H2SO4,方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu +O2↑ +2H2SO4。
③Cu电极:Cu2++2e‾=Cu,n(e‾)=2n(Cu2+)=2×0.64g÷64g/mol=0.02mol,串联电路中通过的电量相等,甲烧杯中石墨电极产生H2:2H++2e‾=H2↑V(H2)=1/2n(e‾)×22.4L/mol=0.224L=224ml。
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