- 化学平衡
- 共20016题
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)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 反应(选填“吸热”、“放热”)。
(3)830℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。平衡
移动(选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”)。
(4)若 830℃时,向容器中充入1mol CO、5mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K 1.0(选填“大于”、“小于”、“等于”)
(5)若1200℃时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1,则此时上述反应的平衡移动方向为 (选填“正反应方向”、“逆反应方向”、“不移动”)。
正确答案
(1)K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)
(2)吸热(3)不(4)等于(5)逆反应方向
试题分析:(1)反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数表达式为K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2);(2)由表可以看出,温度越大,平衡常数K越大,所以该反应为吸热反应;(3)在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,相当于减小了压强,但是对于该反应减小压强并不会使平衡移动;(4)由表可以看出,在830℃时,K为1.0,所以向容器中充入1mol CO、5mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K仍然为1.0,因为温度不变,平衡常数不变;(5)若1200℃时,平衡常数K为2.6,因为CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1,其离子积为4×4/(2×2)=4>2.6,所以此时上述反应的平衡移动方向为向逆反应方向进行。
点评:本题考查了化学平衡的相关知识,该考点是高考考查的重点和难点,本题要掌握对于一个确定的反应,温度不变,平衡常数不变。
在一定温度下有甲、乙两容积相等的密闭容器
(1)向甲容器中通入1mol N2和3 mol H2,反应达到平衡时,生成NH3amol。此时,NH3的质量分数是______。(用含有“a”的表达式表示)。
(2)若起始时(两容器容积保持不变)。,向乙中通入2molN2和6molH2,达到平衡时,生成的NH3的物质的量为b mol,a/b 1/2(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)若起始时甲保持容积不变,向甲容器中通入1mol N2和3 mol H2,反应达到平衡时,生成NH3amol,而乙保持压强不变, 向乙容器中通入1mol N2和3 mol H2,反应达到平衡时,生成NH3b mol,则a b(选填“>”、“<”或“=”)
正确答案
(1)a/2 (2)< (3)<
考查可逆反应的有关计算。
(1)根据质量守恒定律可知,氨气的质量分数是。
(2)乙相当于在甲的基础上增大压强,根据方程式3H2+N22NH3可知,平衡向正反应方向移动,转化率增大,即b>2a,所以a/b<1/2。
(3)由于反应是体积减小的,即压强也是减小的,所以乙中压强大于甲中的。压强大有利于平衡向正反应方向移动,所以a<b。
(12分)(一)、下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素的关系最为密切?
(1)硫在氧气中比在空气中燃烧剧烈
(2)MnO2加入双氧水中反应更剧烈
(3)同质量的铁片和铁粉与足量的同浓度的盐酸反应,后者先反应完
(4)镁粉在冷水中反应仅有微量气泡逸出,但加热时则有大量气泡产生
(二)、氮化硅是一种新型陶瓷材料,它可由石英晶体与焦炭颗粒在高温的氮气流中,通过如下反应制得:3SiO2 + 6C + 2N2Si3N4 + 6CO,该反应过程中的能量变化如图所示;回答下列问题:
(1)上述反应中的还原剂是 ,还原产物是 。
(2)若反应中测得生成4.48 L CO气体(标准状况下),则转移的电子数为 。
(3)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(三)、在一定温度下,4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)写出该反应的化学方程式为 。
(2)比较t2时刻,正逆反应速率大小(正)
(逆)。(填“>”、“=”、“<”)。.
(3)若t2=2min,计算反应开始至t2时刻,M的平均化学反应速率为 。
(4)t3时刻化学反应达到平衡时反应物的转化率为 。
正确答案
(一) (1)氧气的浓度或密度;(2)催化剂;
(3)固体的表面积或接触面积;(4)温度。
(二) (1)C; Si3N4。 (2)0.4NA或2.408×1023。 (3)放热。
(三)(1)2NM;(不写可逆符号不得分)(2)>;
(3)0.25mol /(L·min)(不写单位不得分);(4)75%或3/4。
(二)(1) 0 0 -3 +2
3SiO2 + 6C + 2N2 Si3N4 + 6CO
在反应中,C化合价升高,被氧化,做还原剂;N2化合价降低,被还原,得还原产物Si3N4;
(2)由方程式,得:6 CO — 12e-,标准状况下4.48 L CO的物质的量为0.2mol,则转移的电子数为:0.2mol×2×NA="0.4" NA;
(3)分析图像,得:反应物总能量>生成物总能量,所以为放热反应;
(三)(1)分析图像,得:N减少,则N为反应物,M增多,则M为生成物;且N未减少到零,到t3后保持一定值,说明达到了平衡,则N生成M是一个可逆反应:
N M
n0 8 2
n(平衡) 2 5 ,得:△n(N):△n(M)=6:3=方程式中的化学计量系数之比,
所以:该反应的化学方程式为2N M;
(2)t2时刻,反应还没有达到平衡状态,且反应在正向进行,故(正)>
(逆);
(3)(M)=[(4-2)mol/4L]/2min=0.25mol /(L·min)
(4)反应物的转化率=(8-2)/8=75%
(16分)平衡指的是两个相反方向的变化最后所处的运动状态;在平衡时,两种变化仍在继续进行,但是它们的速率相等;根据变化的性质可分为物理平衡和化学平衡,中学阶段涉及的平衡有气体可逆反应的平衡、酸碱电离平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等等。
(1)现有容积为1 L的恒温恒容密闭容器,向其中加入2 mol A气体和2 mol B气体后发生如下反应:
A(g) + B(g) C(g) △H= - a kJ·mol-1
20s后,反应达到平衡状态,生成1 mol C气体,放出热量Q1kJ。回答下列问题。
①计算20s内B气体的平均化学反应速率为___________,写出该反应的平衡常数表达式___________。
②保持容器温度和容积不变,若改为向其中加入1molC气体,反应达到平衡时,吸收热量Q2kJ,则Q1 与Q2的相互关系正确的是____________(填字母)。
(A)Q1 + Q2 = a (B) Q1 + 2Q2 < 2a (C)Q1 + 2Q2 > 2a (D)Q1 + Q2 < a
③在原平衡基础上,保持容器温度和容积不变,向容器中再通入b mol A气体(b>0)时,v(正)_____v(逆)(填“>”、“<”或“=”),重新达平衡后,C气体的平衡体积分数(C) =
,则b = ____________。
(2)常温下,将VmL、0.1000mol·L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol·L-1醋酸溶液中,充分反应。回答下列问题。(忽略溶液体积的变化)
①如果溶液pH=7,此时V的取值_____20.00(填“>”、“<”或“=”),而溶液中c(Na+)、c(CH3COO-)、c(H+)、c(OH-)的大小关系为_____________________________________________。
②如果V=40.00,则此时溶液中c(OH-) - c(H+) - c(CH3COOH)= ___________________mol·L-1。
正确答案
(16分)
(1)①0.05mol/(L·s)(1分),K=c(C)/[c(A) ·c(B)](2分)。
②C(2分)。
③ >(2分),4/3或1.33(2分)。
(2)①<(2分),c(Na+) = c(CH3COO-) > c(H+) = c(OH-) (3分)。
② 1/30或0.033(2分)
试题分析:(1)根据A(g) + B(g) C(g),生成1 mol C气体,则消耗1 mol B气体,
,化学平衡常数即生成物的浓度与反应物浓度之比,不要忘记系数的次方,K=c(C)/[c(A) ·c(B)];2 mol A气体和2 mol B气体生成1 mol C气体,放出热量Q1kJ,加入1molC气体,则转化的C气体比0.5 mol要多,即吸收的热量比Q1/2大,所以Q1 + 2Q2 > 2a;增加反应物浓度,v(正)大于v(逆),设加入的b mol气体A转化了x mol,则
可以求出
(2)可以假设氢氧化钠是20mL,此时恰好中和,溶液中只有醋酸钠,呈碱性,所以pH=7时,氢氧化钠体积小于20mL。根据溶液中的电荷守恒可知c(Na+) = c(CH3COO-) > c(H+) = c(OH-)。当V=40mL时,溶液中溶质是CH3COOH和CH3COONa;根据电荷守恒和物料守恒关系,可以推断:c(OH-) - c(H+) - c(CH3COOH)= c(Na+) =0.033 mol·L-1
点评:综合性强,难度较大。
(10分)(1)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H1,平衡常数为K1
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) △H2,平衡常数为K2
在不同温度时K1、K2的值如下表:
700℃
900℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
①反应 CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) △H,平衡常数K,则△H= (用△H1和△H2表示),K= (用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g)是 反应(填“吸热”或“放热”)。
②能判断CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)达到化学平衡状态的依据是 (填序号)。
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(CO)= c(CO2)
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H > 0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:
①该条件下反应的平衡常数为 ;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO2的浓度 mol·L-1。
②下列措施中能使平衡时增大的是 (填序号)
A.升高温度 B.增大压强
C.充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
正确答案
(共10分)
(1)①△H1-△H2 (1分);(1分);吸热(1分) ②B、C(各1分,共2分)
(2)① 2.0(2分) ;0.67(或2/3) (2分) ② A (1分)
(1)①由盖斯定律可知,△H=△H1-△H2 ; K=
可知随着温度的升高,K值增大,即平衡向正向移动,正反应是吸热反应。
②CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)是一个两边气体系数相同的反应,故A不正确;而D选项与是否到达平衡没有什么关系,排除。
(2)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)
初始: 1.5 0
平衡: 0.5 1mol/L
故可求出K=c(CO)/c(CO2)=2
②即平衡右移即可满足题意。增大压强平衡不移动,排除;铁粉为固体,不会影响平衡的移动;增加CO2必然导致变小。
钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用,其中接触法制硫酸工业中就要用到V2O5作催化剂:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。
某温度下,将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中,在V2O5作催化剂下经5min反应达平衡,SO2的平衡转化率(α)为80%。
(1)5min内 v(SO3 )= mol·L-1·min-1
(2)该温度下平衡常数K=
(3)若缩小容器体积,至达到新的平衡,在图中画出反应速率变化图象。
(4)硫酸工业尾气SO2用浓氨水吸收,反应的离子方程式是 ,吸收后的产物最终可制成肥料硫铵[即(NH4)2SO4]。
(5)某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如下图所示。
①用该电池电解(NH4)2SO4溶液生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极电极反应式可表示为 ;若电解得1mol(NH4)2S2O8,则电池左槽中H+将 (填“增大”或“减少”) mol。
②电池使用一段时间后对其进行充电,充电过程中,阳电极反应式为: 。
正确答案
(1) 0.032…2分
(2) 800…2分
(3) …2分
(4)2NH3·H2O +SO2 =2NH4+ +SO32- 或NH3·H2O +SO2 =NH4+ +HSO3-…2分
(5)①2SO-2e-===S2O …2分 减小…1分 2…1分
②VO2++H2O-e-=== VO+2H+…2分
(1)
(4)2NH3·H2O +SO2 =2NH4+ +SO32-
(5)①2SO-2e-===S2O阳极发生氧化反应,失电子,化合价升高;
②VO2++H2O-e-=== VO+2H+
(10分)一定的温度下向2L密闭容器中通入2molSO2和2molO2,发生反
应: 2SO2+O22SO3.5min后达到平衡,测得容器中有SO31.6mol.
回答下列问题:
(1) 反应5min内,v(O2)=_________mol.L-1.min-1.
(2) 化学反应达到平衡时,SO2消耗的浓度占起始浓度的百分比为__________;此时,容器中c(O2)=_______,压强是起始时的_______倍.
(3) 判断该反应达到平衡的标志是_______________;
正确答案
(1)0.08 (2)80%;0.6 mol.L-1; 0.8 (3)BD
(1)考查可逆反应的有关计算。
2SO2 + O22SO3
起始量(mol) 2 2 0
转化量(mol) 1.6 0.8 1.6
平衡量(mol) 0.4 1.2 1.6
所以氧气的反应速率是
(2)SO2消耗的浓度占起始浓度的百分比为
此时氧气的浓度
(3)A中反应速率方向相同,所以不能证明。混合气的密度是混合气的质量和容器容积的比值,质量和容积均不变,所以密度始终是不变的。混合气体的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的物质的量的比值,质量不变,但混合气的物质的量是变化的,所以BD正确,即答案是BD。
(6分)将6 mol H2和3 mol CO充入容积为1 L的密闭容器中,进行如下反应:2 H2(气) + CO(气) CH3OH(气),6秒时体系达到平衡,此时容器内压强为开始时的0.6倍,求:(1)H2的反应速率;(2)CO的转化率;(3)求相同条件下CH3OH(气)
2 H2(气) + CO(气)的平衡常数K
正确答案
2 H2(气) + CO(气) CH3OH(气)
起始量(mol) 6 3 0
转化量(mol) 2x x x
平衡量(mol) 6-2x 3-x x
因为压强之比是物质的量之比
所以有(6+3)×0.6=(6-2x+3-x+x)
解得x=1.8mol
所以(1)氢气的反应速率是
(2)CO的转化率是
该反应的平衡常数为
因为逆反应的平衡常数是正反应的平衡常数的倒数
所以(3)相同条件下CH3OH(气) 2 H2(气) + CO(气)的平衡常数K=3.84。
考查可逆反应的有关计算。
在一密闭恒容的容器中,可逆反应3A(g)3B(?)+C(?)的能量变化如图甲所示,气体的平均相对分子质量随时间的变化如图乙所示。
(1)由图甲可以判断3A(g)3B(?)+C(?)的正反应是________反应(填“吸热”或“放热”),实验a和实验b相比较,可能隐含的反应条件是________。
(2)由图乙可以得出有关B和C状态的结论是________。
①若t2时刻升高温度,气体的平均相对分子质量变化一定符合________线(填“c”“d”或“e”)。
②若改变压强,气体的平均相对分子质量变化一定符合c线,则C物质的状态为________。
(3)如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,新平衡时A的浓度是原来的60%,则B是________状态,C是________状态。
(4)如果B为气体,C为固体,取0.3 mol A恒温下在1 L容器中充分反应,平衡时测得B的浓度为0.21 mol/L。若使反应从逆反应开始,起始时在容器中加入0.3 mol B,同样条件下,要使平衡时B的浓度仍为0.21 mol/L,则C的物质的量的取值范围应该是________。
正确答案
(1)吸热;实验b加了催化剂 (2)B、C中至少有一种为气体 ①e ②非气态 (3)固体或液体;气体 (4)n(C)>0.03 mol
图甲是化学反应过程与能量变化的关系图,显然B与C化合生成A是放热反应,则3A(g)3B(?)+C(?)正反应是吸热反应。实验b反应需要的能量降低,可能使用了催化剂。由图乙可以看出,从反应开始到平衡状态,混合气体的平均相对分子质量减小,有两种可能,一种是气体分子数增多了,B、C均为气体,一种是气体质量减少了,B或者C有一种是气体,所以,B、C中至少有一种为气体,若t2时刻升高温度,平衡正向移动,气体的平均相对分子质量减小,符合图像e,若改变压强,气体的平均相对分子质量不变,则该反应为一个气体体积不变的反应。B为气体,C为非气体。如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,新平衡时A的浓度是原来的60%,说明平衡逆向移动,则逆向为气体分子数增加的反应,则B为非气体,C为气体。因为是恒容容器,所以要使平衡时B的浓度相等,应该加入的反应物的量相当,C是固体,只要满足题中反应所需即可,平衡时C反应了0.03 mol,所以C的物质的量应该大于0.03 mol。
一定条件下,将SO2和O2充入一密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热)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)降低温度,SO2的转化率_______,化学反应速度____ 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)反应处于平衡状态的时间是__ _______。
(3)反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是_____ _________________(用
文字表达)。10 min到15 min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
正确答案
(1) 增大,减小。(2) (15—20)min、(25—30)min。(3) 增大了O2的浓度, a、b
(1)正反应是放热反应,所以降低温度,正逆反应速率均是减小的,平衡向正反应方向进行,所以平衡常数增大。
(2)在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态,所以根据图像可知,处于平衡状态的是15~20min,25~30min。
(3)反应进行至20 min时,氧气的浓度突然增大,而SO2的浓度逐渐减小,三氧化硫的浓度逐渐增大,所以改变的条件是增大氧气的浓度;根据图像可知,10 min到15 min时,物质的浓度变化量增大,即反应速率加快,所以改变的条件是使用了催化剂或改变了压强,答案选ab。
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