- 化学平衡
- 共20016题
(6分)在常压和500℃时把O2和SO2按 1:2 体积比混合,如果混合前O2有 10 mol,平衡时SO3占总体积的91% ,求:(1)平衡时有多少摩O2转化? (2)混合气中SO2的体积分数(3)SO2的转化率
正确答案
(1)9.38 (2)6%(3)93.8%
2SO2 + O2 2SO3
始n: 20 10 0
△n: 2a a 2a
平n: 20-2a 10-a 2a
=91%,a="9.38" mol ;
则可求出:SO2的体积分数为:=6%;SO2的转化率为93.8%
(6分)在500℃容积为2升的密闭容器中充入SO2和O2,其中SO2的浓度为1mol/L,经10秒后,达到平衡,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),此时容器中SO3的浓度为0.9mol/L,O2的物质的量为2.1mol,试求:① SO2的转化率;② O2的起始浓度(mol/L);③ SO2的平均反应速率(mol/L· min)
正确答案
①90% ②1.5mol /L ③ 5.4 mol/L· min
2SO2 + O2 2SO3
始c: 1 1.5 0
△c: 0.9 0.45 0.9
平c: 0.1 1.05 0.9
V(SO2)=="5.4" mol/L· min
(14分)I.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH
一定温度下,在1.0 L密闭容器中放入1 mol C(s)、1 mol H2O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
回答下列问题:
(1)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态 。
A.混合气体的密度不再发生改变 B.消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2
C.ΔH不变 D.v正(CO) = v逆(H2)
(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n总,n总=____ mol;由表中数据计算反应达平衡时,反应物H2O(g)的转化率α =_____(精确到小数点后第二位)。
Ⅱ.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时:xSO2 (g)+2xCO(g)=2xCO2 (g)+Sx (s) ΔH=ax kJ/mol ①
2xCOS(g)+xSO2 (g)=2xCO2 (g)+3Sx (s) ΔH=bx kJ/mol。 ②
则反应COS(g)生成CO(g)、Sx (s)的热化学方程式是 。
(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS−、S2−的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。试分析:
①B曲线代表 分数变化(用微粒符号表示);滴加过程中,溶液中一定成立:
c(Na+)= 。
②M点,溶液中主要涉及的离子方程式 。
正确答案
(14分,每空2分))
I.(1)AD (2)P/P0 79.82%(或0.80)
II.(1)xCOS(g) =" xCO(g)+" Sx(s) ΔH=0.5(bx-ax)kJ/mol
(2)①HS- c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)](由物料守恒得出)
或c(Na+)= c(Cl-)+c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)-c(H+)(由电荷守恒得出)
②M:2S2-+3H+=HS-+H2S
试题分析:I.(1)因为该反应中有固体参与,所以气体的质量一直变化,而容器的体积不变,所以当混合气体的密度不再发生改变时,证明已达平衡状态,正确;B、消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2
都是正反应方向,不能证明反应达平衡状态,错误;C、反应方程式固定,则反应的ΔH固定,所以不能判断化学平衡状态是否到达,错误;D、CO和H2的物质的量之比是1:1,所以v正(CO) = v逆(H2)时符合正逆反应速率相等,说明反应达平衡状态,正确,答案选AD;
(2)开始时气体的物质的量为1mol,根据恒温恒容条件下,气体的物质的量之比等于气体的压强之比得n总=P/P0mol,由表中数据可知平衡时的压强为8.20(100Kpa),开始的压强为4.56(100Kpa),设消耗水蒸气的物质的量为xmol,则平衡时H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物质的量(mol)分别为1-x、x、x,根据n总=P/P0mol,得1-x+x+x=8.20/4.56,解得x=0.7982,所以反应物H2O(g)的转化率α =79.82%;
II.(1)根据盖斯定律得目标方程式=(②-①)/2,所以所求热化学方程式为xCOS(g) =" xCO(g)+" Sx(s) ΔH=0.5(bx-ax)kJ/mol;
(2)①向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量,盐酸先与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,再与硫化钠反应生成硫氢化钠,此时溶液中S2−的含量逐渐减小,HS−的含量逐渐增大,继续滴加盐酸,则HS−与氢离子结合生成硫化氢,则溶液中H2S的含量逐渐增大,HS−的含量逐渐减小,所以A、B、C分别代表S2− 、HS−、H2S的分数变化。B曲线代表、HS−的分数变化;根据物料守恒,Na元素的浓度是S元素浓度的3倍,可得滴加过程中,溶液中一定成立的是c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)];滴加的过程中溶液中始终存在Na+、Cl-、HS-、S2-、OH-、H+,根据电荷守恒可得c(Na+)= c(Cl-)+c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)-c(H+);
②M点表示HS-与S2-分数相等,所以溶液中发生的总的离子方程式为2S2-+3H+=HS-+H2S
PCl5的热分解反应如下:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
(1)写出反应的平衡常数表达式;
(2)已知某温度下,在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00mol PCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。计算该温度下的平衡常数。
正确答案
(1)K=或K=
(2分)
(2)K=0.45(2分)
试题分析:(1)化学常数是在一定条件下的可逆反应中,当可逆反应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,所以根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数是K=。
(2) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
起始浓度(mol/L) 0.2 0 0
转化浓度(mol/L) 0.15 0.15 0.15
平衡浓度(mol/L) 0.05 0.15 0.15
所以该反应的平衡常数是
点评:在可逆反应的计算中,往往采用三段式进行。
一定条件下将2.3 mol SO2气体和1.2 mol O2气体充入一容积可变的密闭容器中,可滑动活塞的位置如图1所示,在恒温恒压下发生如下反应:2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),其中△H < 0 ,当反应达到平衡时,活塞位置如图2所示:
(1)平衡时SO2转化率为 (计算结果精确至1%);
(2)该条件下反应的平衡常数为 (保留三位有效数字);
(3)讨论温度对该反应中SO2转化率的影响 。
正确答案
(1)87% ;(2) 1.11×103;(3)升高温度,SO2转化率降低(其它合理答案也可)
试题分析:恒温恒压时,气体的体积之比等于物质的量之比,平衡时气体体积为5L,物质的量为2.5 mol,根据平衡三段式:2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)
起始 2.3 1.2 0
变化 2X X 2X
平衡 2.3-2X 1.2- X 2X
2.3-2X + 1.2- X + 2X=2.5 X=1
所以平衡时SO2转化率=2/2.3=0.87,平衡常数=1.11×103;升高温度,平衡向左移动,二氧化硫的转化率减小.
(9分)现有反应:mA(g) + nB(g) pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1) 该反应的正反应为 ________反应(填吸热或放热),△S_____0 (填“>”、“=”或“<”),由此判断,此反应自发进行的条件为_______。
A 一定自发 B一定不自发 C高温自发,低温不自发 D低温自发,高温不自发
(2) 减压时,A的质量分数_________。(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)
(3) 若加入B (体积不变),则A的转化率_________。
(4) 若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比C(B) :C(C) 将_________。
(5) 若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量____ ___。
(6) 若B是有色物质,A、C均无色,则加入C (体积不变)后混合物颜色_______;(填“变深”、“变浅”或“不变”,下同)
(7)维持容器内压强不变,充入氖气后,混合物颜色 。
正确答案
(每空一分)
(1)吸热 < B (2)增大(3)增大(4)减小 (5)不变 (6)变深(7)变浅
(1)可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大,说明平衡正反应是吸热反应,△H>0;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明平衡左移,正反应是气体系数减小的反应,即△S<0,由△G=△H-T△S可知,△G>0,即一定不自发进行。
(2)减压时,平衡左移,A的质量分数增大
(3)若加入B (体积不变),平衡右移,则A的转化率增大
(4) 若升高温度,则平衡右移,平衡时时B、C的浓度之比C(B) :C(C) 将减小
(5) 若加入催化剂,平衡不会移动,各物质浓度不变,平衡时气体混合物的总物质的量不变
(6) 若B是有色物质,A、C均无色,则加入C (体积不变)后,平衡左移,B的浓度增大,混合物颜色变深
(7)维持容器内压强不变,充入氖气后,各物质浓度均相对减小,混合物颜色一定变浅。
在一定条件下,将3molA 和1mol B 两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+ 2D(g)。2min末该反应达到平衡,生成0.8mol D ,并测得C的浓度为0.2mol·L-1。请填空:
(1)x=__________
(2)正反应是放热反应,则升高温度,正反应速率 ,逆反应速率 。(填升高、降低或不变)
(3)B的转化率为_________。
(4)能判断该反应达到平衡状态的依据是________(填字母)
正确答案
x=1,升高,升高,40%,BC
考查可逆反应的有关计算、外界条件对反应速率的影响及平衡状态的判断。
(1)平衡时C的浓度是0.2mol/L,其物质的量是0.2mol/L×2=0.4mol,及C和D的物质的量之比是1︰2,所以x是1.
(2)升高温度正逆反应速率均是增大的,与反应是放热或吸热无关。
(3)根据反应式可知每生成0.2mol的C,就消耗0.2mol的B,所以B的转化率是。
(4)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,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。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中中,质量和容积都是不变的,所以密度始终是不变的。由于反应前后气体体积是变化的,及压强是变化的,因此当压强不再发生变化时,即达到平衡状态。C中反应速率方向相反,但满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。D中反应速率方向相同,不能说明。答案选BC。
(4分)某温度时,2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式为__ ;反应开始至2min ,Z的平均反应速率为 。
正确答案
3X+Y=2Z 0.05mol.L-1.min-1
结合影响化学反应速率和化学平衡移动的因素,以及生产的实际情况,得出合成氨工业的最适宜条件是 。
正确答案
⑴2×107~5×107Pa的高压;⑵700K左右的适宜温度;⑶①不断补充N2、H2(1∶2.8)循环操作②及时分离NH3;⑷以Fe为主的多成分催化剂。
结合化学反应速率和化学平衡移动的原理,以及生产的实际情况,得出合成氨工业的最适宜条件是⑴2×107~5×107Pa的高压;⑵700K左右的适宜温度;⑶①不断补充N2、H2(1∶2.8)循环操作②及时分离NH3;⑷以Fe为主的多成分催化剂。
(本题共12分)
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:
29.配平反应中各物质的化学计量数,并标明电子转移方向和数目。
30.该反应的氧化剂是 ,其还原产物是 。
31.上述反应进程中能量变化示意图如下,试在图像中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况。
32.该反应的平衡常数表达式为K= 。升高温度,其平衡常数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
33.该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示,t2时引起v正突变、v逆 渐变的原因是
,t3引起变化的因素为 ,t5时引起v逆大变化、v正小变化的原因是 。
正确答案
29.
(配平1分,标明电子转移方向和数目共1分)
30. 氮气 氮化硅(化学式同样给分) (2分)
31. 起点、终点与原图像一致(1分),波峰的高度比原图像低(1分)。图示答案略。
32. K=[c(CO)]6/[c(N2)]2 (1分) 减小(1分)
33. 增大了氮气的浓度(1分) 加入(使用)了(正)催化剂(1分)
升高温度或缩小容器体积(2分)
试题分析:30、该反应中碳化合价由0价到+2,氮元素由0价变为-3价,氮气为氧化剂,氮化硅为还原产物;31、催化剂不改变反应能量变化但可以降低反应活化能,即起点、终点与原图像一致,波峰的高度比原图像低;32、由图确定该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数变小;33、t2时图像逆反应速率没变,正反应速率增大应为增加气态反应物浓度,t3时反应速率增大,平衡不移动,(而且方程式化学计量数不等不是压强改变)应该是使用正催化剂;t5时反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,应为升高温度或缩小容器体积增大压强。
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