- 化学平衡
- 共20016题
汽车或飞机行驶速度越高,单位时间内燃料燃烧速度越快,产生温度越高,越可能达到N2与O2反应的条件,生成NO在空气中部分被氧化成NO2,用NOx可以表示空气中氮氧化物。
(1)NO和NO2转化的主要化学原理是:已知:
O2(g)2O(g) ΔH=a kJ·mol-1;NO2(g)
NO(g)+O (g) ΔH=b kJ·mol-1;
则2NO(g) + O2(g) =2NO2(g) ΔH=________kJ·mol-1。
(2)NOx对平流层O3浓度减少,形成臭氧空洞的机理可以用如下图示解释:
则平流层臭氧浓度减小的总反应化学方程式为:________________________。
(3)在2 L密闭容器中反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g) 在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在
800℃,实验Ⅲ在850℃,NO、O2的起始浓度都为0,NO2的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示(不考虑生成N2O4)。试填空。
① 对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,得出的下列结论中 正确的是:____________。(填字母)
A.对比实验Ⅰ和Ⅲ可知,该反应是吸热反应
B.实验Ⅱ和实验I相比,可能隐含的反应条件是:反应容器的体积缩小了
C.实验Ⅱ和实验I相比,可能隐含的反应条件是:使用效率更高的催化剂
D.实验I条件下该反应的平衡常数大于实验Ⅲ条件下该反应的平衡常数
② 若实验Ⅰ中达平衡后,再向密闭容器中通入1 mol由物质的量之比为1︰1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变),则平衡将______移动,新条件平衡状态时NO2的物质的量浓度为:_____mol·L-1。
正确答案
(1)(a-2b)kJ·mol-1 (2)
(3)①AC;②不;0.75
(14分)二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
请填空:
(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0。
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH4和2.0molH2O通入反应室1(假设容积为10L),1min末有0.1molCO生成,则1min内反应的平均速率v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为 。
(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为2L)中 0.2molCO与0.4molH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示,则:
①P1 P2 (填“<”、“>”或“=”)。
②在P1压强下,100℃时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K的值为
若温度不变,再加入1.0molCO后重新达到平衡,则CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),CH3OH的体积分数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),c(CH3OH) 0.1mol/L(填“>”、“<”或“ = ”)
正确答案
(1)减小(1分) 0.03mol·L-1·min-1(2分)
(2)2CO+4H2CH3OCH3+H2O(2分,没写可逆符号扣1分)(3)①<(2分)
②100(2分)、减小(1分)、减小(1分) ③增大(1分)、> (2分)
(1)降低温度,反应速率一定是减小的。根据方程式可知,0.1molCO生成,则同时生成氢气0.3mol,所以氢气的反应速率是 。
(2)根据反应物和生成物并结合原子守恒可知,反应的方程式为
2CO+4H2CH3OCH3+H2O。
(3)①根据方程式可知,该反应是体积减小的。因此增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,所以根据图像可判断,P1小于P2。
②根据图像可知,在P1压强下,100℃时,CO的转化率是0.5,所以平衡时生成甲醇0.1mol,浓度是0.05mol/L。剩余CO和氢气分别是0.1mol和0.2mol,浓度分别是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常数是;再加入CO,则平衡向正反应方向移动,但CO的转化率降低;如果此时氢气全部转化,则生成甲醇是0.2mol,剩余CO是1mol,则甲醇的含量是1/6<1/4,即甲醇的含量是降低的。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,甲醇的浓度大于0.1mol/L。
(12分))对于A+2B(气)nC(气)+Q在一定条件下达到平衡后,改变下列条件,请回答:
(1)A量的增减,平衡不移动,则A为______态。
(2)增压,平衡不移动,当n=2时,A的状态为________;当n=3时,A的状态为______。
(3)若A为固体,增大压强,C的组分含量减少,则____。
(4)升温,平衡向右移动,则该反应的逆反应为________反应。
正确答案
(1)固或液 (2)固或液 气 (3)n≥3 (4)放热
(1)增加或减少A的量,平衡不移动,则A为固体。
(2)增压平衡不移动,当n=2时,A的状态为固态或液态,n=3时A的状态为气态。
(3)若A为固体,增大压强,C的组分含量减少,说明平衡逆移,则n≥3。
(4)升温平衡右移,说明正反应为吸热反应,逆反应为放热反应。
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:
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____________。
(2)正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________(多选扣分)。
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)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c (CO2)·c (H2)="c" (CO)·c (H2O)。可判断此时的温度为________℃。
正确答案
(1)
(2)吸热
(3)B、C
(4)830 w
试题分析:(1)因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以;(2)化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热,(3)A、反应是一个反应前后体积不变的反应,压强的改变不会要引起平衡移动,故A错误;B、化学平衡时,各组分的浓度不随时间的改变而改变,故B正确;C、化学平衡状态的标志是v正=v逆,所以v正(H2)=v正(H2O)表明反应达到平衡状态,故D正确;D、c(CO2)=c(CO)时,表明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故D正确;(4)平衡浓度符合下式c(CO2)•c(CH2)=c(CO)•c(H2O)时,浓度熵和平衡常数相等均等于1,平衡常数只值受温度的影响,当K=1时,根据表中数据,所以温度是830℃。
(1)在其他条件不变的情况下,研究改变起始氢气物质的量[用n(H2)表示]对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的影响,实验结果可表示成如图所示的规律(图中T表示温度,n表示物质的量):
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是__________。
②若容器容积为1L,n=3mol,反应达到平衡时N2、H2的转化率均为60%,则在起始时体系中加入N2的物质的量为__________mol,此条件下(T2),反应的平衡常数K=_________,当温度升高时该平衡常数将__________。
③图像中T2和T1的关系是__________。(填“高于”、“低于”、“等于”、“无法确定”)。
(2)氨气和氧气从145℃就开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图):
4NH3+5O24NO+6H2O ,4NH3+3O2
2N2+6H2O
温度较低时以生成__________为主,温度高于900℃时,NO产率下降的原因是___________________
正确答案
(14分)(1)①c ②1;K=25/12或2.08,减小③低于 (各2分)
(2)N2,氨气氧化生成NO的反应是放热反应,升高温度转化率下降 (各2分)
试题分析:(1)①三点时温度相同,氢气量越大,氮气的转化率越大,则c点的转化率最高,故答案为:c;
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始 x 3 0
转化0.6 1.8 1.2
平衡x-0.6 1.2 1.2
N2的转化率为60%,则
0.6mol/x×100%=60%,解得x=1mol,
反应的平衡常数K=(1.2mol·L-1)2/0.4mol·L-1×(1.2mol·L-1)3=2.08(mol·L-1)―2,
由图可知,温度低氨气的含量大,则正反应为放热反应,则升高温度其平衡常数减小,
故答案为:1;2.08(mol·L-1)―2;减小;
③由图可知,其它条件相同时,T1先达到平衡且平衡时氨气的浓度小,则T2低于T1,故答案为:低于;
(2)根据图象可知温度低时生成氮气,温度高时生成NO,但该反应为放热反应,则温度高于900℃时,NO产率下降,故答案为:N2;氨气氧化生成NO的反应是放热反应,升高温度转化率下降.
(9分)一定条件下,在一容积可变的密闭容器中,反应:过程中的能量变化如图所示。反应过程中,A、B、C的物质的量(mol)的变化如下表:
时间(min)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
n(A)
2.00
1.90
1.82
1.76
1.64
1.54
1.50
1.50
1.50
n(B)
1.00
0.95
0.91
0.88
0.82
0.77
0.75
0.75
0.75
n(C)
0
0.10
0.18
0.24
0.36
0.46
0.50
0.50
0.50
回答下列问题:
(1)反应的正反应△H (填“大于”或“小于”)0。
(2)该反应平衡时,下列说法不正确的是
(A)气体的密度不再改变 (B)A的物质的量浓度不变
(C)放出或吸收的热量不再变化 (D)v正(A)=v逆(A)=0
(3)toC时,在一容积为2L的恒容密闭容器内加入0.4molA和0.6molB,在一定条件下发生反应,反应中C的物质的量浓度变化情况如下图:
①该温度下,反应:的平衡常数K= 。
②反应进行到1分钟时B物质的量为 。
③在第5min时,将容器的体积缩小一半后,若在第8min达到新的平衡时A的总转化率为75%,请在上图中画出第5min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。
正确答案
(共9分)
(1)< (2)D (3)① 4 ②0.55mol ③画图
(1)产物总能量小于反应物总能量,故正反应是放热反应,△H<0
(2)化学平衡是一动态平衡,v正(A)=v逆(A)≠0
(3)①由图可知,平衡时c(C)=0.1mol/L,由方程式可求出c(A)、c(B)分别为0.1mol/L、0.25mol/L,进而可求出K=4
②由图可知,反应进行到1分钟时c(C)=0.05mol/L,即0.1mol,可求出B消耗了0.05mol;还剩余0.55mol
③在第5min时,将容器的体积缩小一半,c(C)瞬间增大一倍,即0.2mol/L;在第8min达到新的平衡时A的总转化率为75%,则可求出生成C为0.3mol,c(C)=0.3mol/L。
(7分)如图所示,当关闭阀门K时,向甲中充入1.5 mol A、3.5 mol B,向乙中充入3 mol A、7 mol B,起始时,甲、乙体积均为VL。在相同温度和有催化剂存在的条件下,两容器中各自发生下列反应:3A(g)+2B(g) 2C(g)+4D(g);ΔH<0达到平衡(Ⅰ)时,V(乙)=1.21V L。请回答:
(1)乙中B的转化率为 。
(2)甲中D和乙中C的物质的量比较: (填“相等”、“前者大”、“后者大”)。
(3)打开K,过一段时间重新达平衡(Ⅱ)时,乙的体积为 (用含V的代数式表示,连通管中气体体积忽略不计)。
正确答案
(1)60℅(2分)
(2)前者大(2分)
(3)0.815V(3分)
试题分析:
(1)利用方程式进行计算:
3A(g)+2B(g) 2C(g)+4D(g)
n(初) 3mol 7mol
Δn 9a mol 6a mol 6a mol 12a mol
n(末)(3-9a) mol (7-6a)mol 6a mol 12a mol
所以:(3-9a+7-6a+6a+12a)/10=12.1,a="0.7" ,则B的转化率为 6a/7=60%
(2)转根据等效平衡的原则,乙中反应物的量为甲中的两倍,但是乙的平衡状态中各物质的量小于甲的两倍,并且乙中加压使平衡逆移动,所以乙中C的物质的量比甲中D的物质的量小。
(3)甲乙混合后,与乙的平衡状态Ⅰ为等效平衡。以60%的转化率来计算甲剩余的气体体积。则乙的体积为0.815V。
点评:本题以常见的活塞做模型,配以简单的化学计算,最后一空需对等效平衡进行理解。。
合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
(1)①由上表数据可知该反应为放热反应,理由是 。
② 理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是 。(填序号)
a.增大压强 b.使用合适的催化剂
c.升高温度 d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的
恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如下图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1 P2(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。
①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为 ,该温度下反应的平衡常数K值为 。
②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2)=1 : 16 : 6 : 6
正确答案
(1)①随温度升高,反应的平衡常数K减小 ②a、d
(2)① < ②吸热
(3)① 60 % ; 或2.25 ② c和d
试题分析:
(1)①观察数据随温度的升高K减小,可知该反应为放热反应。②增大平衡时H2的转化率,改变条件是平衡正向移动,可以加压,降温,增大N2的浓度,减小氨气的浓度,所以答案a、d可以。
(2)分析图像可知,恒定温度时, P2点对应的CH4含量高于P1点,再由反应的特点,CH4(g) + H2O (g) 2;②恒定压强时,温度越高,CH4含量越低,该反应为吸热反应。 (3)①CO的起始浓度为0.2 mol·L-1,∆c=0.2 mol·L-1-0.08 mol·L-1=0.012 mol·L-1.所以CO的转化率为0.012/0.2=0.6. 该反应的各物质的平衡浓度为[CO]= [H2O]=0.08 mol·L-1; [CO2] ="[" H2]=0.12 mol·L-1,常数K=0.12×0.12/0.08×0.08=9/4=2.25; ②对于该反应而言容器内压强,混合气体的密度始终不随时间改变,ab错误。 c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2,体现v正=v逆,正确;d.改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,当n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2)=1 : 16 : 6 : 6时,Q=K达到平衡状态。CO(g) + 3H2(g),正向气体体积增大,压强越大CH4含量越高,所以,P1
某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) △H =" a" kJ/mol
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
①取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个100L的密闭真空容器中,在25.0 ℃达到分解平衡。则反应 热(填“吸”或“放”) kJ/mol(用含a字母表示)。若将温度降到15.0 ℃,再次达平衡后氨基甲酸铵固体改变 g
②根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数: .
正确答案
①吸 0.16a 6.24
②K=c2(NH3)·c(CO2)=≈1.6×10-8 (mol·L-1)3(没单位扣1分)
试题分析:①由表中数据分析:随着温度的升高平衡气体的总浓度逐渐增大,结合反应的特点:正反应是气体物质的量增大的反应,说明平衡向正反应方向移动,结合温度对化学平衡的影响规律可得该反应为吸热反应;25.0 ℃达到分解平衡,平衡气体总浓度为4.8×10-3 mol·L-1,容器的体积100L,平衡气体的总物质的量为0.48mol,根据NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) △H =" a" kJ/mol该热化学方程式的意义知吸热0.16a kJ/mol;若将温度降到15.0 ℃,由表中数据知平衡气体的总物质的量由0.48mol变为0.24mol,平衡左移生成固体NH2COONH40.08mol,质量为6.24g;②根据反应:NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g),n(NH3)=2n(CO2),所以(CO2)=1.6×10-3mol•L-1,c(NH3)=3.2×10-3mol•L-1,依据平衡常数的表达式K=c2(NH3)·c(CO2),25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为:1.6×10-3mol•L-1×(3.2×10-3mol•L-1)2≈1.6×10-8(mol•L-1)3,答案为:K=c2(NH3)·c(CO2)=
≈1.6×10-8 (mol·L-1)3,
已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196kJ·mol-1, 500℃时将2mol SO2和1molO2装入一体积恒定的
10L密闭容器中,2分钟(t1)时达到平衡。如下图所示:
请回答下列问题
(1)用O2表示2分钟内该反应的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。计算500℃时该反应的平衡常数
K=________,
(2)上图表示该反应在时刻t1达到平衡后,求平衡时O2的转化率________,时刻t2因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t2发生改变的条件可能是________________(写一个即可)。
(3)在上述条件下起始装入的SO2和O2各2mol,达平衡后设SO3的转化率为x,列出求x的方程
________________。(不必求出x)
(4)某温度时,该反应的平衡常数K=800,则该温度________500℃(填“>”、“<”、“=”)。
正确答案
(1)0.045;8100
(2)90%;增加O2浓度(或:降温)
(3)10x2/[(1-x)2(2-x)]=8100
(4)<
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