- 化学平衡
- 共20016题
某化学反应2A (g) ≒ B(g) + D(g) 在4种不同条件下进行,B和D的起始浓度为0 ,反应物A 的浓度(mol•L-1) 随反应时间 (min) 的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)实验1达到平衡的时间是 min,实验4达到平衡的时间是 min,
C3 1.0 mol•L-1(填“ < ”、“ > ”或“ = ” )。
(2)实验4比实验1的反应速率 (填“快”或“慢”),原因是 。
正确答案
(1) 40 min, 30 min,C3 大于 1.0 mol•L-1
(2) 快 (填“快”或“慢”),
原因是 反应温度 高 且先达到平衡 。
试题分析:(1)达平衡指的是物质量浓度不再变化,所以为40min后,实验4达平衡的时间为30min,也是浓度不再变化的时候。比较实验3和实验2,在10min到20min时,实验三反应速率快,所以一开始浓度比实验2的浓度大。
(2)温度越高,影响反应速率,反应速率越快。达平衡的时间越短。
点评:本题属于简单的化学反应平衡的试题,主要要会将表格看懂,比较不同实验,找到实验的固定量和变化量。最后抓住化学反应平衡状态的特征来解题。
可逆反应m A+n Bp C在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体,减压后正反应速率小于逆反应速率,则m、n、p的关系是 。
②若C为气体,且m + n = p,加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向______方向移动。
③如果在体系中增加或减少B的量,平衡均不移动,则B肯定不能为_____态。
正确答案
① m+n>P ;② 逆(左) ;③ 气
①,减压后正反应速率小于逆反应速率,则平衡向逆反应方向进行,所以正反应是体积减小的,所以m+n>P。
②若C为气体,且m + n = p,加压时化学平衡发生移动,则正反应移动是体积增大的,所以平衡必定向逆反应方向移动。
③在体系中增加或减少B的量,平衡均不移动,则B肯定不能是气态。
一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)此反应的化学方程式中="_________"
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为:
____________
(3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
F.N的质量分数在混合气体中保持不变
正确答案
(1)2 (2)1/(t2-t1)V mol·(L·min)-1 (3)CEF (每空2分)
由图像可知,达到平衡时N的物质的量减少了6 mol,而M的物质的量增加了3 mol,所以a︰b=2︰1;t1到t2时刻,M的物质的量增加了4mol-3mol=1 mol,因此以M的浓度变化表示的平均反应速率为:1/(t2-t1)V mol·(L·min)-1;化学平衡状态的本质是正逆反应速率相等,但不等于0,而特征是各种组分的含量及浓度不再随时间变化而变化,因此选项F可以说明;M与N的物质的量之比为1︰1,并不能证明正逆反应速率相等,A不可以;根据质量守恒定律可知,反应前后总质量一定不变,B不可以;因为a不等于b,所以混合气体的总物质的量和压强不随时间的变化而变化时,可以说明已平衡;由方程式可知每消耗a mol N,必定生成b mol M,D不能说明;
常温下,将amol N2与bmol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a的值为________。
(2)反应达到平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下),其中NH3的体积分数为25%,计算平衡时NH3的物质的量为_____。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数化,下同)n始∶n平=________。
(4)原气体中a∶b=________。
(5)达到平衡时混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=________。
正确答案
(1)16 (2)8mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)3∶3∶2
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n始/mol: a b 0
n转/mol: x 6
nt/mol: 13 6
根据上述关系,解得x=3,所以a=13+3=16。
(2)平衡时,n(NH3)=716.8 L÷22.4 L·mol-1×25%=32mol×25%=8mol。
(3)可利用差量法计算。假设反应过程中混合气体总物质的量减少y。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Δn
1mol 3mol 2mol 2mol
8mol y
解得y=8mol,所以,原混合气体总物质的量为716.8 L÷22.4 L·mol-1+8mol=40mol。原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为40∶32=5∶4。
(4)前面已计算出原混合气体中a=16,所以H2的物质的量b=40-16=24。所以a∶b=16∶24=2∶3。
(5)反应过程中各物质的物质的量如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n始/mol: 16 24 0
n转/mol: 4 12 8
n平/mol: 12 12 8
根据以上数据,平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=12∶12∶8=3∶3∶2。
(1)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。
①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是_________________。
②据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填代号)
a. 40°C、pH=3.0 b. 10°C、pH=4.0 c. 30°C、pH=7.0
(2)向一容积为2升的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生某种反应。现有两个图像分别对该反应的情况进行描述:
图1表示各物质的浓度随时间的变化情况,其中t0~t1阶段c(B)未画出;
图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件(其中t2改变的条件是加入某种催化剂);(说明:图1中实线表示反应进程)
①你认为t3时改变的条件是 (填写“加压”或“减压”),B的起始物质的量为 mol;
②各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
用“﹥、﹤、=”符号来表达K1、K2、K3、K4之间的关系 写此条件下该反应的热化学方程式 ________________
(3)工业上一般采用CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)反应合成甲醇。
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数的数值:
①某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)= 0.1 mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度 250℃(填“>”、“<”、“=”)
②如下图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结示意图,则a处通入的是
(填“甲醇”或“氧气”),b处电极上发生的电极反应是:
正确答案
(1)①(1分)OH-;②(2分)b a c
(2)①(1分)减压 (2分)1.0
②(1分)K1 =K2=K3 >K4
③(2分)2A(g)+B(g)3C(g) △H="△H=" —a kJ·mol-1(a>0)
(3)①(2分)80% ,(1分)<
②氧气(1分) CH3OH - 6e- + 8OH - ="=" CO3 2- + 6H2O (2分)
试题分析:(1)①pH增大,说明OH-的浓度增大,这表明对O3分解起催化作用的是OH-;②50°C、pH=3.0,O3的浓度减少一半所需的时间31min,即 40°C、pH="3.0" ,O3的浓度减少一半所需的时间大于31min,而30°C、pH=6.0,O3的浓度减少一半所需的时间为15min,所以30°C、pH=6.0,O3的浓度减少一半所需的时间小于15min,故O3的分解速率按依次增大的顺序为b a c;(2)①t3时,正逆反应都同时减少,所以t3时改变的条件是减压,根据图1可以知道,A的物质的量的浓度减小了0.2mol/L,C增加了0.3mol/L,故B为反应物,且B的物质的量减少0.1mol/L,所以B起始物质的量为(0.4+0.1)×2=1.0mol,②该反应的化学方程式为
2A+B3C,t4为升高温度所致,有图可以知道,温度升高逆反应的变化程度大于正反应的程度,所以该反应为放热反应,催化剂不可以改变化学平衡,温度不变平衡常数不变,所以K1、K2、K3、K4之间的关系为K1 =K2=K3 >K4,此条件下该反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)
3C(g) △H= —a kJ·mol-1(a>0);(3)①CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g),某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)= 0.1 mol/L,则CO的转化率=(1-0.1×2)/1×100%=80% ,
,该反应为放热反应,因为表中的数据为温度越大,K越小,所以该温度小于250℃;②从图可以看出,电子从b流向a,所以a为正极,b为负极,即a通入的是氧气,b通入的为甲醇,b处电极上发生的电极反应是:
CH3OH -6e- +8OH -=CO3 2- + 6H2O。
点评:本题考查了化学平衡、原电池,该题考查的知识面比较广,综合性强,有一定的难度。
(1)(4分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为:1/3Fe2O3(s)+CO(g)2/3Fe (s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下。则:
①该反应的△H_____0(填“>”、“<”或“=”);
②在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求CO的平衡转化率= ________。
(2)(3分)常温下,HR(酸)溶液pH=3,MOH(碱)的溶液pH=11,两者等体积混合后溶液显碱性。则混合溶液中必定有一种离子能发生水解,该水解反应的离子方程式
___________________________________________。
(3)(3分)25℃时,pH=0的HCl、0.1mol/L的HCl、0.01mol/L的NaOH、pH=14的NaOH四种溶液中由水电离产生的c(H+)之比为 。
(4)(3分)已知25℃时,电离常数Ka(HF)=3.6×10-4,则0.1 mol·L-1 HF溶液中c(H+)= mol·L-1。
正确答案
(16分)
(1)(4分)< 60%
(2)(3分)M++H2OMOH+H+
(3)(3分)1:10:100:1
(4)(3分)6×10-3
(5)(3分)7
试题分析::(1)①由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应,即△H<0。②令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:
1/3Fe2O3(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO2(g)
开始(mol):1 1
变化(mol):n n
平衡(mol):1-n 1+n
所以(1+n)/(1-n) =4,解得n=0.6,
所以n(CO)=0.6mol÷1mol×100%=60%。
(2)依据盐类的规律“谁弱谁水解,谁强显谁性”,MR是弱酸强碱盐,故水解反应的离子方程式为M++H2OMOH+H+。
(3)四种溶液中由水电离产生的c(H+)分别为:10-14、10-13、10-12、10-14,之比为1:10:100:1。
(4)电离常数Ka(HF)=c(H+)×c(F-)÷c(HF) =3.6×10-4,c(HF)=" 0.1" mol·L-1,c(H+)=c(F-),故c(H+)=6×10-3。
(5)(3分)在温度t ℃时,pH=3的某水溶液中c(OH-)=10-8 mol/L。在此温度下5×10—5mol/LBa(OH)2溶液的pH= 。
(5)在温度t ℃时,离子积常数K= c(OH-)×c(H+)=10-3 (mol/L)×10-8 (mol/L) =10-11 (mol/L)2。5×10—5mol/LBa(OH)2溶液中,c(OH-)=10-4 mol/L,根据K= c(OH-)×c(H+),得c(H+)= 10-7 mol/L,pH=7。
点评:本题考查的是综合的知识,题目难度中,注意基础知识的学习、掌握及应用。
(8分)(1)已知25℃时弱电解质电离平衡常数:Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13。25℃时,将20mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和20mL 0.10 mol·L-1HSCN溶液分别与20mL 0.10 mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图为:
反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ,
反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-) c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)
(2)25℃时,将pH=1的H2SO4溶液a mL与pH=12的NaOH溶液b mL混合后,所得溶液的pH=3,则a:b= ;反应后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是 。
正确答案
(1)HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快 < (2)1 : 9;c(Na+)>c(SO
)>c(H+)>c(OH-)
(1)根据电离常数可知,HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快。酸越弱,相应的钠盐越容易水解。即醋酸钠溶液的碱性强于NaSCN溶液的碱性。所以c(CH3COO-)小于c(SCN-)。
(2)根据题意硫酸过量,所以有,解得a:b="1" : 9。根据电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=2c(SO
)+c(OH-)可知,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)>c(SO
)>c(H+)>c(OH-)。
在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,两侧分别进行如下图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下:
A、B和C均为4.0摩、D为 6.5摩、F为2.0摩,设E为x摩。当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写以下空白:
(1)若x=4.5,则右侧反应在起始时向____(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于____。
(2)若x分别为4.5和5.0,则在这两种情况下,当反应达平衡时,A的物质的量是否相等?____(填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。其理由是____。
正确答案
(1)正反应;7.0
(2)不相等; 因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的,平衡状态不同,所以物质的量也不同
镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:
①Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)+Q
②Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)
完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应①中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有____________、____________ 。
(2)若反应②达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时_______________ 。
a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小 d.v逆[Ni(CO)4]增大
(3)简述羰基法提纯粗镍的操作过程____________________________________________。
正确答案
(1)增大CO浓度 加压 (2)bc
(3)把粗镍和CO放于一个水平放置的密闭的玻璃容器中,然后在低温下反应,一段时间后在容器的一端加热
(1)反应①是正向气体体积缩小的放热反应,因此,根据平衡移动原理在温度不变的情况下可采取增大CO浓度,加压的方法提高产率;
(2)反应(2)是正向气体体积增大的吸热反应,则降低温度平衡逆向移动,平衡常数K、CO的浓度、Ni的质量、v逆[Ni(CO)4]减小;(3)根据反应①②的特点可提纯粗镍。
在密闭容器中,将1.0molCO与1.0molH2O混合加热到800℃,发生下列反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),一段时间后该反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.5mol。求:
(1)达到平衡时CO2的物质的量分数和该反应的化学平衡常数;
(2)达到平衡后向该平衡体系中通入1.0mol水蒸气,达到新的平衡状态时,求水蒸气的物质的量和CO2的物质的量分数。
正确答案
(1)25% 1
(2)1.33mol 22.22%
试题分析: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始物质的量: 1.0mol 1.0mol 0 0
转化: x x x x
平衡物质的量: (1-x)mol (1-x)mol x x
依题意可知: x=0.5mol
达到平衡时CO2的物质的量分数为:x/2=0.25=25%
该反应的化学平衡常数:
⑵ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
平衡时各物质的浓度: 0.5mol 0.5mol 0.5mol 0.5mol
通入1.0mol水蒸气: 0.5mol 1.5mol 0.5mol 0.5mol
转化: y y y y
再次平衡: (0.5-y) (1.5-y) (0.5+y) (0.5+y)
依据平衡常数有:
解之得:
水蒸气的物质的量:n(H2O)=1.5-0.5/3=4/3mol
CO2的物质的量分数:
扫码查看完整答案与解析