- 化学平衡
- 共20016题
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(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、压强的关系如下图所示,则:
① 1 _____2 (填“<”、“>”或“=”)。
②在1压强下,100℃时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数的值为________,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”),(CH3OH)_________ 0.1mol/L(填“>”、“<”或“ = ”)
正确答案
(1)减小; 0.03mol·L-1·min-1
(2)2CO+4H2CH3OCH3+H2O
(3)① <;②100;减小;减小;③增大;>
(6分)在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,在500oC下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0kJ/mol测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)________________
(2)该反应的平衡常数K为____________________(精确到小数点后两位)
(3)下列能说明反应达到平衡状态的是________________
a.容器中压强保持不变 b.混合气体密度保持不变
c.容器内CO2的分子数保持不变 d.每消耗1 mol CO2的同时生成1 mol H2O
正确答案
(6分)(1)0.225mol/(L·min)(2)5.33 (3)ac(2分)
试题分析:(1)根据图像可知,平衡时,甲醇的浓度变化量是0.75mol/L,所以氢气浓度的变化量就是0.75mol/L×3=2.25mol/L,则氢气的反应速率是2.25mol/L÷10min=0.225mol/(L·min)。
(2)反应前氢气的浓度是3mol/L,所以平衡时氢气的浓度是3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L,则该反应的平衡常数K=。
(3)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c正确;该反应是体积减小的,所以在反应过程中,压强也是减小的,因此a正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,b不正确;d中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此d中的关系始终是成立,不正确,答案选ac。
点评:判断化学平衡状态的标志有:(1)任何情况下均可作为标志的:①υ正=υ逆(同一种物质);②各组分含量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化;③某反应物的消耗(生成)速率、某生成物的消耗(生成)速率=化学计量数之比;(2)在一定条件下可作为标志的是:①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系,颜色不再变化;②对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系,若反应前后气体的系数和相等,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容);③对于恒温绝热体系,体系的温度不在变化;(3)不能作为判断标志的是:①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比 (任何情况下均适用);②有气态物质参加或生成的反应,若反应前后气体的系数和相等,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)。
(8分)2A B + C在某一温度时,达到平衡。
(1) 若温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应是___________反应(填放热或吸热);
(2) 若B为固体,降低压强平衡向逆反应方向移动,则A呈___________态;
(3) 若A是气态时,加压时,平衡不移动,则B为_________态,C为__________态;
(4) 若A、B、C均为气体,加入催化剂,平衡___________移动(填正向、逆向、不)
正确答案
(1) 吸热 (2)气 (3) 气、气 (4)不 (每小题2分)
考查外界条件对平衡的影响。
(1)根据勒夏特列原理可知, 若温度升高,平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应。
(2)降低压强平衡向逆反应方向移动,则正反应是体积减小的。所以若B为固体,则A一定是气态。
(3) 加压时,平衡不移动,说明反应前后体积不变,所以若A是气态时,B和C一定都是气态。
(4)催化剂只能改变反应速率,但不能改变平衡状态,所以使用催化剂平衡不移动。
将一定量的SO2和含0.7mol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:2SO2+O22SO3(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的
NaOH溶液,气体体积减小了21. 28L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减小了5. 6L。(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的百分含量保持不变 c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率和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O2 c.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
向一个体积可变的密闭容器中充入4 mol A、1 mol B,发生如下反应:4A(g)+B(s)3C(s)+ 4D(g)。在高温下达到平衡,测得混合气体中D的浓度为0.3 mol/L。请填写下列空白:
(1)若容器体积为10 L,反应经2 min达到平衡,则以A 物质浓度变化表示的化学反应速率为_________,平衡时A物质的转化率为___________。
(2)若压缩容器增大压强,则逆反应的反应速率_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),容器中D的体积分数____________。
(3)若相对分子质量M(B)>3M(C),温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,则正反应______ (填“吸热”或“放热”)。
(4)在最初的容器中改充1.5 mol C、4.4 mol D,温度保持不变,要使反应达平衡时D的浓度为0.6 mol/L,则容器的体积是__________L。
正确答案
(1)0.15 mol/(L·min);75%
(2)增大;不变
(3)放热
(4)5.5
(10分)在密闭容器中,通入xmolH2和ymolI2(g),存在H2+I2(g)2HI(g)正反应为放热反应,改变下列条件,反应速率将如何改变(填增大、减小、或不变),平衡将如何改变(填向左、向右或不)
①升高温度,反应速率将 ,平衡将 移动。
②加入催化剂,反应速率将 ,平衡将 移动。
③充入更多的H2,反应速率将 ,平衡将 移动。
④扩大容器的体积,反应速率将 ,平衡将 移动。
⑤容器容积不变,通入氖气,反应速率将 ,平衡将 移动。
正确答案
增大 左 增大 不 增大 右
减小 不 不 不 (每空1分)
试题分析:当温度升高时,反应速率均增大,由于正反应是放热反应,因此平衡向左移动;加入催化剂后,反应速率增大,但是平衡不移动;当继续充入反应物H2时,反应速率增大,平衡向右移动;扩大容器体积时,实质相当于减小了反应物的浓度,反应速率将减小,由于化学计量数之和前后相等,因此平衡不移动;当容器容积不变,通入氖气,容器内整体压强增大,但是物料的分压不变,同时物料的浓度不改变,因此反应速率不变,平衡也不移动。
点评:在做此类题目时,关键在于首先抓住反应的条件,看清楚是恒压还是恒容,其次看清楚反应物的状态,并判断反应前后是否有气体物质的量的变化。
反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H1=a kJ/mol;②CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) △H2=b kJ/mol 测得在不同温度下,反应①的平衡常数K值随温度的变化如下
(1)反应①中a____0(填“大小”“小于”或“等于”)。在500℃2 L密闭容器中进行反应①,CO2起始置为4 mol,其转化率为50%,则CO的平衡浓度为____mol/L。
(2)700℃反应①达到平衡,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有____(填序号)。
A.缩小反应器体积 B.通入CO2 C.升高温度到900℃ D.使用合适的催化剂
(3)下列图象符合反应①的是____(填序号)(图中v是速率、为混合物中CO含量,T为温度且T1> T2)
(4)由反应①和②可求得:2Fe(s)+O2(g)2FeO(s) △H3,该反应的△H3=____kJ/mol。
正确答案
(1)大于;1 mol/L
(2)BC
(3)A
(4)2(a+b)
可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g) △H=-QkJ·mol-1 (Q>0)在一个密闭容
器中进行,并在一定条件下达到平衡。若改变条件,将相应的变化结果(“增大”、“减
小”或“不变”)填入下列空格。
(1)保持温度和压强不变,加入不参与反应的稀有气体,A的转化率 。
v正 ,v逆
(2)保持温度和体积不变,加入不参与反应的稀有气体,A的转化率 。
v正 ,v逆
(3)若温度和体积不变,反应从A、B开始至平衡,在这个变化过程中,容器内气体的
密度 ,压强 。
正确答案
(1)减小 减小 减小(2)不变 不变 不变(3)不变 减小
试题分析:可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g) △H=-QkJ·mol-1 (Q>0),为放热反应,故(1)保持温度和压强不变,加入不参与反应的稀有气体,即相当于减小压强,所以反应向逆反应方向移动,故A的转化率减小,由于浓度较小,故正逆反应速率都较小;(2)保持温度和体积不变,加入不参与反应的稀有气体,虽然压强变大,但是反应物的浓度不变,故平衡不移动,故A的转化率不变,正逆反应速率也不变;(3)若温度和体积不变,反应从A、B开始至平衡,因为该反应为反应分子数减小的反应,所以反应后的压强变小,而因为体积不变,故容器内气体的密度不变。
点评:本题考查了化学平衡的移动,该考点是高考考查的重点和难点,本题侧重于考查学生的基础知识,该题比较容易。
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的伤害,必须进行处理。方法之一是还原沉淀法,该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72—(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,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.溶液的颜色不变
(3)第②步中,还原1mol Cr2O72—离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
(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)b (3)6 (4)5
(1)在酸性溶液中,氢离子浓度较大,平衡右移,显橙色。
(2)两离子浓度相等只是一个特殊的状态,并不能说明正逆反应速率相等。所以选择b
(3) Cr2O72—~6FeSO4·7H2O
(4)10-5×c3(OH—)=10-32,可求出c(OH—)=10-9mol/L,所以氢离子浓度为10-5mol/L
恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1 mol A+1 mol B,到达平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为________ mol.
(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B,到达平衡后,生成C的物质的量为________ mol.
(3)若开始时放入x mol A,2 mol B和1 mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别为y mol和3a mol,则x=________mol,y=________mol.平衡时,B的物质的量________(选填一个编号).
(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol (丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2 mol
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是________.
正确答案
(1)1-a (2)3a (3)2 3-3a 丁 (4)a/(2-a)
A(g)+B(g) C(g)分子数改变,TV不变时各组分相同时等效平衡。TP不变比值相同就是等效平衡。分子数相等的反应无论是PT,TV都是比值相同为等效平衡。
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