- 化学平衡
- 共20016题
T℃时,将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭容器(体积不变),发生反应:
3A(g)+B(g)xC(g)。2min后达平衡,剩余0.8molB,C的浓度为0.4mol/L。
(1)x=__________;
(2)若向平衡混合物中通入少量He,则平衡_________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)
(3)若向平衡混合物中再充入amol C,在T℃时达新平衡,此时B的物质的量为__________(用含a的式子表示):
(4)若上述反应在相同温度和容器中进行,欲使反应达平衡时c的物质的量分数与原平衡相等,则起始加入三种物质的量n (A)、n (B)、n (C)间应满足的关系式为__________。
正确答案
(1)4
(2)不移动
(3)0.8+0.2a
(4)n(A):n(B)=3:1 n(C)≥0(n(A)n(B)n(C)不同时为0)(或)
在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)(△H<0)
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式K=
(2)降低温度,该反应K值 ,二氧化硫转化率 ,化学反应速率 (以上均填增大、减小或不变)。
(3)600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是 。
(4)据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是 (用文字表达)。
(5)10min到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)能说明该反应已经达到平衡状态的是( )
a. v(SO3)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(SO2)=2v正(O2) d.恒容容器内物质的密度保持不变
(7)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是( )
a.及时分离出SO3气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂
正确答案
(2)增大、增大、减小
(3)15-20min和25-30min
(4)增大了氧气的浓度或增加0.04mol氧气
(5)ab(6)bc(7)c
(2)该反应正反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,平衡常数k增大,二氧化硫转化率增大,降低温度反应速率减小。
故答案为:增大、增大、减小。
(3)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25-30min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态.
故答案为:15-20min和25-30min。
(4)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大了氧气的浓度。故答案为:增大了氧气的浓度。
(5)由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变。
a.加了催化剂,增大反应速率,故a正确;
b.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,故b正确;
c.降低温度反应速率降低,故c错误;
d.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO3的物质的量,故d错误.
故选:ab
(6)bc(7)c
将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为2 L的恒温密闭容器中,各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。
请回答:
(1)图l中,曲线________(填“X”或“Y”)表示NO2浓度随时间的变化情况;前10 min内v(NO2)=________mol/(L·min)。
(2)下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填选项字母)。
(3)反应进行到10 min时,共吸收热量22.76 kJ,则该反应的热化学方程式为_________________________________;该反应的平衡常数K=________。
(4)反应进行到20 min时,再向容器内充入一定量NO2,10 min后达到新的平衡,此时测得c(NO2)=0.9 mol/L。
①第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为ω1,达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为ω2,则ω1________ω2(填“>”、“=”或“<”);
②请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线(曲线上必须标出“X”和“Y”)。
正确答案
(1)X 0.04 (2)B
(3)N2O4(g) 2NO(g) ΔH=+56.9kJ/mol 0.9
(4)①> ②
注:每条曲线包括起点、终点、“X”和“Y”标注等。
(1)相同时间内X与Y的浓度变化量之比为2:1,故X应表示NO2。根据v=可知,v(NO2)=
=0.04 mol/(L·min)。
(2)对于反应N2O4(g)2NO2(g),恒容条件下,压强、颜色、气体的平均相对分子质量()均为变量,密度(
)是定值,故A、C、D均可说明该反应已达平衡,只有B不能说明。
(3)反应进行到10 min时N2O4消耗0.4 mol,吸收22.76 kJ热量,则反应消耗1 mol N2O4时,吸收56.9 kJ热量;平衡常数K==0.9。
(4)平衡后再向容器内充入一定量NO2,相当于增大平衡体系的压强,促使反应N2O4(g) 2NO2(g)的平衡左移;温度不变,平衡常数不变,则0.9=
,即达到新平衡时c(N2O4)=0.9 mol/L。第二次平衡时NO2的体积分数ω2=
×100%=50%;第一次平衡时NO2的体积分数ω1=
×100%=60%。由此得出ω1>ω2。
(6分)一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
根据题意完成下列各题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=________,升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”).
(2)500℃时,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________用(nB、tB表示)
(3)在其他条件不变的情况下,将处于E点的体系的体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是________.
a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
正确答案
(1)K= ,K值减小 (2)v(H2)=
mol/(L·min) (3)bc.
本题考查化学反应速率与化学平衡知识。
(1)平衡常数是在一定条件下,可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据方程式可知,平衡常数表达式是K=;由图象可知达到平衡后,升高温度,甲醇的物质的量减小,平衡向左移动,正反应为放热反应,因为升高温度平衡向吸热方向移动。所以升高温度平衡左移,K减小。
(2)反应速率用单位时间内浓度的变化来表示,速率之比等于化学计量数之比。V(H2)=×2=
mol・(L・min)-1。
(3)对于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)增大压强,压缩体积,正、逆反应速率都增大,平衡向右移动,甲醇的物质的量增大,氢气的物质的量减小,但是体积缩小,氢气的浓度增大,b、c正确,答案选bc。
(共10分)
(1)已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g);△H>0,请回答下列问题:
①若要增大M的转化率,在其它条件不变的情况下可以采取的措施为_______________。
E.加入某物质作催化剂 F.分离出一定量P
②在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=" 1" mol·L-1,c(N)="2.4" mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为_______________。此反应的化学平衡常数K=_______________。
③若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=" 4" mol·L-1,c(N)="a" mol·L-1;达到平衡后,c(P)="2" mol·L-1,a=_______________mol·L-1。
(2)随着科学技术的进步,人们研制出了多种类型的甲醇质子交换膜燃料电池,以满足不同的需求。
下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子(电子转移的方向如下图所示),电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。则c电极是 (填“正极”或“负极”),c电极上发生的电极反应式为_____________________________________________。
正确答案
(共10分(1)①BCF(各1分,多选倒扣,扣完为止)
②25%(1分)K=0.5(1分)③6(2分) (2)负极(1分)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+(2分)
(1)①反应是体积不变的、吸热的可逆反应。所以压强和催化剂不能改变平衡状态,DE不正确。加入一定量M,平衡向正反应方向移动,但M的转化率降低,A不正确。加入一定量N,平衡向正反应方向移动,M的转化率增大,B正确。升高温度平衡向正反应方向移动,M的转化率增大,C正确。分离出一定量P,降低生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,M的转化率增大,F正确。所以答案选BCF。
②M的转化率为60%,则消耗M是0.6mol/L。根据反应式可知,消耗N也是0.6mol/L,所以N的转化率是0.6÷2.4×100%=25%。由于同时生成P、Q的浓度也是0.6mol/L,所以平衡常数等于。
③达到平衡后,c(P)="2" mol/L,则消耗c(M)="2" mol/L, c(N)="2" mol/L,生成c(Q)="2" mol/L,所以根据平衡常数可知,记得a=6。
(2)c电极是电子流出的,所以是负极。负极甲醇失去电子,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。
(9分)某温度时,在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示。
(1)根据下表中数据,在下图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
(2)体系中发生反应的化学方程式是___________________________________________;
(3)列式计算该反应在0~3 min时间内产物Z的平均反应速率:___________________;
(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于 ;
(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线1、2、3(如下图所示)则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是:1______________,2______________,3______________。
正确答案
(1)
(2)X+2Y
2Z
(3)=0.083 mol·L-1·min-1 (4)45% (5)升高温度加入催化剂增大压强
本题考查化学反应速率和化学平衡的综合运用,图像识别和有关计算。
(1)根据题目中表格给出的数据,在坐标系中找出相应的点,然后用光滑的曲线描点即可。
(2)考查可逆反应的有关计算,一般采用三段式计算,即
aX + bY
cZ
起始量(mol) 1.00 1.00 0
转化量(mol) 0.45 0.9 0.9
平衡量(mol) 0.55 0.1 0.9
根据各物质的物质的量的变化量之比是相应的化学计量数之比可知,体系中发生反应的化学方程式是: X+2Y
2Z。
(3)根据图像可知在3min时,生成物Z的物质的量为0.5mol,其平均速率为
0.083mol/L·min。
(4)平衡时X的物质的量是0.55mol,消耗X是0.45mol,所以X的转化率等于0.45mol÷1.00mol×100%=45%。
(5)由题目所给图象可知,在1中,平衡时Z的物质的量小于原平衡的物质的量,说明平衡逆向移动,条件为升高温度;在2中,平衡时Z的物质的量与原平衡相同,且速率加快,条件为加入催化剂;在3中,平衡正向移动,且速率加快,条件为加压。
830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g);△H<0 试回答下列问题:
(1)若起始时c(CO)="2" mol•L-1,c(H2O)="3" mol•L-1,达到平衡时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K= .
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)="1" mol•L-1,c(H2O)="2" mol•L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol•L-1,则此时该反应是否达到平衡状态 (填“是”与“否”), 此时v(正) v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),你判断的依据是
。
(3)若降低温度,该反应的K值将 (均填“增大”“减小”或“不变”)。
正确答案
(1)平衡常数k=1
(2)否 大于 依据是Q=0.5×0.5/0.5×1.5<1即Q<K,所以未达平衡,V(正)>V(逆)
(3)增大
试题分析:(1) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 3 0 0
之和浓度(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
所以平衡常数K=
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)="1" mol•L-1,c(H2O)="2" mol•L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol•L-1,则根据方程式可知,此时CO2的浓度也是0.5mol/L,而CO和水蒸气的浓度分别是0.5mol/L和1.5mol/L,则此时<1,所以反应没有达到平衡状态。此时正反应速率大于逆反应速率。
(3)正反应是放热反应,则降低温度,平衡向正反应方向进行,所以该反应的K值将增大。
点评:该题是高考中的常见题型和重要的考点,属于中等难度的试题。试题贴近高考,基础性强,侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养。该题的关键是明确平衡常数的含义、计算依据以及影响因素,如何结合题意灵活运用即可。有利于调动学生的学习兴趣,提高学生的应试能力。
在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g)3C(g),已知加入1molA和3molB且达到平衡后,生成了amolC。
(1)达到平衡时,C在反应混合气中的体积分数是____________(用含字母a的代数式表示)。
(2)若继续向原混合物的容器中通入少量氦气后(设氦气和A.B.C都不反应),化学平衡(填字母)
____________;
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.平衡不移动
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和6molB,达到平衡后,C的物质的量为____________mol(用含字母a的代数式表示)。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比___________(选填“增大”“减小”或“不变” )。
(4)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2mol A和8mol B,若要求平衡后C在反应混合气中体积分数仍与原平衡相同,则还应加入C____________mol。
正确答案
(1)25a%
(2)C
(3)2a;不变
(4)6
将1molI2(g)和2molH2置于某2L密闭容器中,在一定温度下发生反应:
I2(g)+H2(g)2HI(g);△H<0,并达平衡,HI的体积分数ω(HI)随时间变化如图曲线(II)所示:(提示:同条件体积分数=物质的量分数)
(1)达平衡时,I2(g)的物质的量浓度为________________。
(2)若改变反应条件下,在甲条件下ω(HI)的变化如图曲线(I)所示,在乙条件下ω(HI)的变化如图曲线(III)所示。则甲条件可能是________________(填入下列条件的序号。下同),乙条件可能是
________________。
① 恒容条件下,升高温度;② 恒容条件下,降低温度;③ 恒温条件下,缩小反应容器体积;
④ 恒温条件下,扩大反应容器体积;⑤ 恒温恒容条件下,加入适当催化剂。
(3)若保持温度不变,在另一相同的2L密闭容器中加入amol I2(g)、bmol H2和cmol HI(a、b、c均大于0),发生反应,达平衡时,HI的体积分数仍为0.60,则a、b、c的关系是:________________。
正确答案
(1)0.05mol·L-1
(2)③⑤;④
(3)4a+c=2b
(12分)向甲乙两个容积均为1 L的恒容容器中,分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B。相同条件下(温度T ℃),发生下列反应:A(g)+B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示:
回答下列问题:
(1)乙容器中,平衡后物质B的转化率________;
(2)x=________;
(3)T ℃时该反应的平衡常数为________;
(4)下列说法正确的是________。
A.向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大
B.将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同
C.若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B,则平衡时甲容器中0.78 mol·L-1
正确答案
(12分 (每小题3分)(1)50% (2)1 (3)2 (4)C
试题分析:(1)根据图像可知,乙中平衡时A的浓度是0.5mol/L,所以消耗A的浓度是1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L,则消耗B的浓度是0.5mol/L,因此乙中B的转化率是0.5÷1=50%。
(2)甲相当于在乙的基础上压缩容器容积,应用瞬间A的浓度变为原来的2倍,但最终平衡时A的浓度小于1mol/L,这说明增大压强平衡向正反应方向移动,即正反应是体积减小的,所以x只能是等于1。
(3)乙中平衡时三种物质的浓度都是0.5mol/L,所以该反应的平衡常数K=
(4)向平衡后的乙容器中充入氦气,压强增大,但反应物的浓度不变,平衡不移动,A不正确;正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,所以将乙容器单独升温不可能使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同,B正确;若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B,则相当于是在甲的基础上增大压强,平衡向正反应方向移动,所以根据勒夏特列原理可知,最终平衡时平衡时甲容器中0.78 mol·L-1
点评:由于压强对平衡状态的影响是通过改变浓度实现的,所以在判断压强对平衡状态的压缩时,需要注意的时,压强的变化是否引起反应物的浓度变化,如果浓度不变,则即使压强增大,平衡状态也不影响。在判断时需要特别注意,需要具体问题具体分析。
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