- 化学平衡
- 共20016题
(8分)在一个固定体积的密闭容器中,向容器中充入2 mol A和1 mol B,发生如下反应:2A(g) + B(g) 3C(g) + D(s),反应达到平衡时C的浓度为1.2 mol/L。
(1)若使容器温度升高,平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小,则正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若维持容器体积和温度不变,按下列方法加入起始物质,达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L的是_________(用序号填空)
①4 mol A+2 mol B ②3mol C+1 mol D+l mol B
③3 mol C+2 mol D ④1.6 mol A+0.8 mol B+0.6 mol C
⑤2 mol A+1mol B+1 molHe
(3)某温度下,向容器中加入3 mol C和0.8 mo1 D,反应达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L,则容器的容积V应大于_________L,小于________L。
正确答案
(1)吸热(2分) (2)③⑤ (2分) (3)0.5(2分) 2.5(2分)
(1)反应是体积不变的可逆反应,温度升高混合气体的平均相对摩尔质量减小,所以平衡向正反应方向移动,即正反应是吸热反应。
(2)由于容器容积不变,所以要满足达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L,则AB的起始量应该是相同的,因此根据方程式可知,选项③⑤是正确的。
(3)如果0.8molD完全被消耗,则需要C是2.4mol,剩余C是0.6mol,因此容器的容积必须大于0.6÷1.2=0.5L;如果C不转化AB,则此时容积的容积为3÷1.2=2.5L,所以容器的容积必须小于2.5L。
(10分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。其中一种方法是还原沉淀法
该法的工艺流程为:CrO42-Cr2O72-
Cr3+
Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)若该平衡处在强酸性环境,则溶液显________色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是 。
A. Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 B. 2v(Cr2O72-)=v(CrO42-) C.溶液的颜色不变
(3)第②步中,还原1 mol Cr2O72-离子,需要 mol的FeSO4·7H2O。
写出第②步中反应的离子方程式____________________________________。
(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH―(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH―)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至 。
正确答案
.(1) 橙色 (2)C (3)6 Cr2O72-+6Fe2++14H+ =6Fe3++2Cr3++7 H2O
(4)5 (每空2分,共10分)
(1)若该平衡处在强酸性环境,则平衡向正反应方向移动,溶液显橙色。
(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C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,A不正确;反应速率之比是相应的化学计量数之比,所以B中始终是满足的,答案选C。
(3)1 mol Cr2O72-离子得到6mol电子,根据电子的得失守恒可知,需要6molFeSO4·7H2O。
根据反应物和生成物可知,反应的方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+ =6Fe3++2Cr3++7 H2O。
(4)c(Cr3+)=10-5mol/L时,根据溶度积常数表达式可知,c(OH―)=10-9mol/L,则氢离子浓度是10-5mol/L,所以pH=5。
在T1℃时,向容积为2L的密闭容器甲中加入1molA气体、3molB气体及少量固体催化剂,发生下列反应A(g)+3B(g) 2C(g),10min后各物质的浓度不在变化,测得气体C的体积分数为25% 。请填空:
(1)计算该反应在0~10min时间内,B表示的平均反应速率为=___________mol/(L·min),A的转化率为=____________。
(2)在T1℃,若起始在容器甲中只加入1.0molC,则达到平衡时C的体积分数________(填选项字母)。
a.大于25% b.等于25%
(3)如下图分别表示的是在T1℃和T2℃时,密闭容器甲中的气体B的体积分数随时间变化的特征曲线。则 T1_______T2(填“>”、“<”、或“=” ),该反应的正反应是__________反应。
(4)若保持T1℃,在体积也为2L的密闭容器乙中通入一定量的A、B、C三种气体,欲使平衡时容器乙中各物质的物质的量与容器甲中完全相等,且起始时反应向正反应进行,则通入B的物质的量x的取值范围是__________________________。
正确答案
(1)0.06 ;40%(或0.4)
(2)c
(3)> ;放热
(4)1.8mol<x<3mol
(8分)一定条件下向容积为20 L的密闭容器中充入1 mol NO2气体,发生反应2NO2N2O4。反应中测得相关数据如下表所示:
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
气体相对分子质量
46
57
64
69
69
69
(1)此条件下该反应的化学平衡常数Kc =________。
(2)在50 min末,向容器中加入2/3 mol NO2,若要保持平衡不发生移动,则应加入N2O4________mol。
(3)若保持容器体积不发生变化,升高温度,则可得如图图像,据此判断该反应ΔH________0(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)若在体积不变的情况下,开始充入0.5 mol N2O4,则达到新平衡时N2O4的转化率=________。
正确答案
(1)60 (2)8/3 mol (3)小于 (4)33.3%
(1)根据表中数据可判断,反应进行到30min时,气体相对分子质量不再发生变化,说明反应达到平衡状态。设生成N2O4的物质的量是x,则消耗NO2是2x,则,解得x=1/3,即平时是NO2和N2O4的浓度都是为1/20mol/L,所以化学平衡常数Kc =
。
(2)若要保持平衡不发生移动,则正逆反应速率必须相等,设加入的N2O4为x,则
,解得x=8/3 mol。
(3)根据图像可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H小于0.
(4)设N2O4的转化率是y,则生成NO2是y。所以有,解得y=1/3。
将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通入过量
NaOH溶液,气体体积减少了21. 28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是___________。(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等
b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是_________。(填字母)
a.向装置中再充入N2
b.向装置中再充入O2c.改变反应的催化剂
d.升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?
正确答案
(1)bc
(2)b
(3)94. 7%
(4)10. 5g
将1mol I2(g)和2mol H2置于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w(HI)随时间变化如图曲线(Ⅱ)所示
(1)达平衡时,I2(g)的物质的量浓度为____________;
(2)若改变反应条件,在甲条件下w(HI)的变化如曲线(Ⅰ) 所示,在乙条件下w(HI)的变化如曲线(Ⅲ) 所示。则甲条件可能是____________,则乙条件可能是____________(填入下列条件的序号)
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,在另一个相同的2L密闭容器中加入a mol I2(g)、b mol H2(g)和c mol HI(a、b、c均大于0),发生反应,达平衡时,HI的体积分数仍为0.6,则a、b、c的关系是____________。
正确答案
(1)0.05mol·L-1(2)③⑤;④
(3)4a+c=2b
如图所示,B中活塞可以自由滑动。A、B中均有1mol X、1mol Y,起始时,V(A)=V(B)=a L。关闭K,相同温度下,两容器中同时发生反应:2X(g)+2Y(g)Z(g)+2W(g) ΔH<0,达到平衡(Ⅰ)时,V(B)=0.8a L。
(1)达到平衡所需的时间:A B。(填“>”、“<”、或“=”,下同)
(2)W的百分含量:A B。
(3)B中X的转化率为 。
(4)打开K,重新达平衡(Ⅱ)时,B的体积为 L(用含a的式子表示,连通管体积忽略不计)。
正确答案
(1)> ;
(2)< ;
(3)80%
(4)0.6a L
试题分析:(1)因为B中活塞可以移动,生成物的体积比反应物的体积小,随着反应的进行,活塞会向左移动,使B中的体积变小,与A比较,相当于浓度提高,所以需要的时间减少;
(2)随着活塞不断向左移动,相当于不断提高了反应物的浓度,所以平衡向右移动,增大生成物的量;
(3)当V(B)=0.8a L,B的体积减少了0.2aL,则消耗了0.4aL的X,因为原来有0.5aL的X,所以转化率为80%;
(4)当打开K后,A将达到与未打开K时B同样的平衡,体积将减少为0.2AL,所以活塞将继续向左移动,B中体积变为0.2AL.
(1)对可逆反应aA(g)+bB(g)cC(s)+dD(g)达到平衡时,其反应的K值与温度有关。请写出该反应的平衡常数表达式
现有反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。在850 ℃时,K=1。
(2)若升高温度到950 ℃,达到平衡时K________1(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)850 ℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2
①当x=5.0时,上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是________________。
正确答案
(1)K=cd(D)/ca(A)cb(B)(或K=[D]d/[A]a[B]b)
(2)小于 (3)①逆反应 ②0≤x<3
(1)当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是平衡常数。C是固态,浓度可视为定值,在表达式中不能出现,所以该反应的平衡常数表达式为K=cd(D)/ca(A)cb(B)。
(2)反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,所以平衡常数减小,即小于1。
(3)①此时>1,所以反应向逆反应方向移动。
②要使上述反应开始时向正反应方向进行,则<1,即0≤x<3.
以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.3 kJ/mol。
①该反应在常温下___自发进行(填“能”或 “不能”);
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生 上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的 是____(填字母,下同)。
a.容器中的压强不变
b.1 mol H-H键断裂的同时,断裂2 mol H-O键
c.c(CO)=c(H2)
d.密闭容器的容积不再改变
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g) +H2(g),得到如下三组数据
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为________(取小数点后两位,下同);
②该反应为_____(填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=___________;
③若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等,且t<3min,则a、b应满足的关系是
______________________(用含a、b的代数式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ/mol)的变化。在体积为1L的恒容密闭容器中,充入
1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使c(CH3OH)增大的是____________
a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来
d.再充入1 mol CO2和3mol H2
正确答案
(1)①不能;②bd
(2)①0.13 mol/(L·min);②放;0.17;③b=2a,a>1
(3)cd
(12分)研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为 。
(2)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH= —196.6 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= —113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1
一定条件下,将1 mol NO2与2 mol SO2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变 d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2物质的量之比为1:6,则平衡常数K= 。
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“ <”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是 。
正确答案
(12分每空2分)(1)3NO2+H2O=2HNO3+NO
(2)—41.8 b 8/3(或2.67)
(3)< 在1.3×104kPa下CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失。
(1)NO2溶于水生成NO和硝酸,反应的方程式是3NO2+H2O=NO+2HNO3。
(2)本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。① 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1="-196.6" kJ·mol-1 ② 2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH2="-113.0" kJ·mol-1 。②-①即得出2NO2(g)+2SO2(g)
2SO3(g)+2NO(g) ΔH=ΔH2-ΔH1="-113.0" kJ·mol-1 +196.6 kJ·mol-1=+83.6kJ·mol-1。所以本题的正确答案是-41.8;反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)的特点体积不变的、吸热的可逆反应,因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化,因此b可以说明;SO3和NO是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足1:1,c不能说明;SO3和NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 molNO2,因此d也不能说明;设NO2的物质的量为1mol,则SO2的物质的量为2mol,参加反应的NO2的物质的量为xmol。
(3)由图像可知在相同的压强下,温度越高CO平衡转化率越低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率,还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3×104kPa左右时,CO的转化率已经很高,如果继续增加压强CO的转化率增加不大,但对生产设备和生产成本的要求却增加,所以选择该生产条件。
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