- 化学平衡
- 共20016题
(10分)现有可逆反应：2A(g)＋3B(g)
（1）则a：b＝ 。
（2）若起始时在2L的密闭容器中充入4mol的A与12mol的B，在一定条件下发生上述可逆反应，经5min后达平衡，测得物质A的转化率为：
①则上述可逆反应中，n＝ 。
②B的转化率
③在5min内，用物质D表示的平均反应速率是 。
正确答案
（1）2：3 （2分） （2）2（2分）
（3）25%（3分） （4）0.4mol·L－1·min－1（3分）
考查可逆反应的有关计算。
（1）A、B的转化率相等，则A和B必须是按照化学计量数之比进行充入，因此a：b＝2：3。
（2）根据方程式可知
2A(g)＋3B(g)
起始量（mol） 4 12 0 0
转化量（mol） 2 3 n 4
平衡量（mol） 2 9 n 4
所以有2＋9＋n＋4=17
因此n等于2
B的转化率是
5min内，用物质D表示的平均反应速率是
(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：
已知：2H2SO4(浓)+ FeTiO3＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式： 、 。
（2）已知：TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，
TiO(OH)2溶度积Ksp＝1×10－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因 是 。
② TiO2＋水解的离子方程式为 。
向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是 。
当溶液pH= 时，TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
（4）电解TiO2制备钛的方法如图所示。该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等诸多优点而引人注目。已知TiO2熔融状态下不发生电离，电解时阴极反应式为 。
正确答案
（14分）
（1）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O（2分）
（2）①将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀（2分）
②TiO2++2H2O
调节溶液pH值，促进TiO2+水解 （1分） 2（2分）
（3）1412 （1分）
（4）TiO2+4e－=Ti+2O2－（2分）
试题分析：（1）根据钛铁矿的成分可知与氢氧化钠溶液反应的物质是氧化铝和二氧化硅，离子方程式为Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；
（2）①由图可知TiO(OH)2与Fe（OH）3沉淀的pH很接近，所以加入铁粉目的是将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀；
②TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中，所以TiO2＋水解生成TiO(OH)2与H+ ，离子方程式为TiO2++2H2O
（3）Mg、MgCl2的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当温度略高于1412℃时Mg、MgCl2以气体的形式除去，得到Ti；
（4）电解时阴极发生还原反应，因为TiO2熔融状态下不发生电离，所以是TiO2得电子生成Ti单质和O2－，电极反应式为TiO2+4e－=Ti+2O2－。
（本题16分）降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为研究的主要课题。
（1）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH ＝－1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH ＝－566.0 kJ/mol
③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝－44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： 。
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO2和6mol H2，在温度500℃时发生反应：
CO2（g）+ 3H2（g）
①从反应开始到20分钟时，H2的平均反应速率v(H2)＝_________________。
②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是 。
A. 增大压强 B.加入催化剂 C.升高温度 D.增大反应物的浓度
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO2和6mol H2，保持温度不变，达到新平衡时，CH3OH的浓度____________1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。
（3）一种原电池的工作原理为：2Na2S2 + NaBr3 Na2S4 + 3NaBr。用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO2在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为： 。
②电解池中产生CH4一极的电极反应式为： 。
（4）下图是NaOH吸收CO2后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H2CO3、HCO3－、CO32－三种成分平衡时的组成分数。
下列叙述正确的是 。
A．此图是1.0 mol·L-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线
B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c(H2CO3)=c(HCO3－)=c(CO32－)
C．人体血液的pH约为7.4，则CO2在血液中多以HCO3－形式存在
D．若用CO2和NaOH反应制取NaHCO3，宜控制溶液的pH为7～9之间
正确答案
31.答案（16分）
（1）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol (2分)
（2）①0.15 mol/(L·min) （2分）
②D （2分） ③0.15 mol-2.L2（2分） ④> （2分）
（3）①2S22- - 2e-=S42- (2分) ②CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－（2分）
（4）CD （2分）
试题分析： （1）根据已知方程式和盖斯定律可得，甲醇不完全燃烧的化学方程式=（①-②+4×③）/2，所以方程式为CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol。
（2）①v(H2)＝3 v(CH3OH)＝0.075 mol/(L·min)
②从30分钟到35分钟的过程中，甲醇的浓度瞬间没有增大，而是逐渐增大，所以该时刻改变的条件不可能是增大压强；由于加催化剂不能改变甲醇的浓度，所一不可能是加入了催化剂；升高温度平衡左移，甲醇浓度减小，所以C错误；故只能是增大了反应物的浓度，使平衡逐渐右移，甲醇浓度逐渐增大，达到新的平衡，故选D。
③因为在35分钟时改变的条件是增大了反应物浓度，所以没有改变温度，所以达到新平衡时的平衡常数与原平衡常数相等，因此有： CO2（g）+ 3H2（g）
初始浓度（mol/L）: 1 3 0 0
转化浓度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡浓度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5
所以平衡常数K=c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2) c3(H2)=" 0.5×" 0.5 / 0.5× 1.53 ≈0.15 mol-2.L2 .
④在30min再充入等量的反应物，相当于增大了压强，平衡要正向移动，所以达到新平衡后甲醇的浓度比原来平衡时甲醇浓度的2倍还大，因此CH3OH的浓度大于1mol.L-1 。
（3）①从所给的原电池反应式可以看出S的化合价升高，所以Na2S2 做氧化剂在负极失去电子被还原，所以反应式为2S22- - 2e-=S42- 。
②电解池中由CO2生成CH4，可以看出生成甲烷的电极是阴极，发生还原反应，由于是碱性环境，所以式子中少O的一端生成OH-，所以电极反应式为：CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－ 。
（4）由图象可以看出，开始H2CO3浓度最大，CO32-浓度最小，图象为在碳酸中逐滴滴加氢氧化钠溶液的图象，故A错误； pH为6.37时，c（H2CO3）=c（HCO3-），pH=10.25时，c（HCO3-）=c（CO32-），但三者的浓度不相等，故B错误； pH为7.4时，HCO3-的最大，则当人体血液的pH约为7.4，则CO2在血液中多以HCO3-的形式存在，故C正确；溶液的pH为7～9之间时，溶液中的阴离子主要以HCO3-形式存在，所以溶液中的溶质主要为碳酸氢钠，故D正确；因此选CD。
在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2mol 的CO和0.2mol的H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO（g）＋H2O（g）
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应平衡时c（H2）＝________。
（2）判断该反应达到平衡的依据是________（填序号）。
正确答案
（1）0.003mol·（L·min）－1 0.03mol·L－1
（2）AC
（1）由图可知第10min时反应达到平衡，所以v（CO）＝v（CO2）＝
（2）达到平衡的标志是各物质的百分含量保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为0。
(14分)加大对煤燃烧产生的废气、废渣的处理已刻不容缓。
（1） 对燃煤的废气进行脱硝处理时，可利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝b kJ·mol－1
则反应CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
（2） 将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：
2CO2(g)＋6H2(g) 
① 该反应平衡常数表达式为K＝________。
② 已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如右图所示。该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。若温度不变，减小反应投料比[n(H2) /n(CO2)]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③ 二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为____________________________。
（3） 以CO2为原料合成的碳酸酯(仅含碳、氢、氧三种元素)是用途广泛的化学品，某种碳酸酯(DPC)水解产物之一遇氯化铁溶液显紫色，右图为它的核磁共振氢谱图，请写出DPC的结构简式：____________。
（4） 某电厂的粉煤灰含莫来石(主要成分为Al6Si2O13、SiO2)。将其和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3和NaAlO2，有关化学方程式(反应条件均为高温)为：
Al6Si2O13＋3Na2CO3===2NaAlSiO4＋4NaAlO2＋3CO2↑
Al6Si2O13＋5Na2CO3===2Na2SiO3＋6NaAlO2＋5CO2↑
SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑
则用1 mol Al6Si2O13和4 mol SiO2通过以上反应制得5 mol NaAlO2，共消耗Na2CO3为________mol。
正确答案
（1） (a＋b)/2
（2） ① [c(CH3OCH3)×c3(H2O)]/[c2(CO2)×c6(H2)] ② < 不变
③ CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋
（3） 
（4） 8
试题分析：（1）方程式（1+2）÷2得到对应方程式，焓变同方程式，ΔH＝(a＋b)/2 kJ·mol－1（2）由图可知，温度高CO2转化率低，平衡逆向移动，反应放热；平衡常数只与温度有关，温度不变，k不变；负极是二甲醚失去电子，转移电子数可以根据化合价确定；（3）根据信息确定形成酯的酸为碳酸，提共羟基的为酚，产物只有3中不同化学环境的氢且比值为2：2：1，由此确定为
设第1、2反应分别消耗Al6Si2O13的物质的量为x、y，则有
X+y=1
4x+6y=5
解得x=y=0．5mol
故共消耗Na2CO3为0．5×3+0．5×5+4=8mol
已知A(g)+B(g)
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K= ，△H 0（填“<”“ >”“ =”)；
(2)830℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．005 mol·L-1·s-1。，则6s时c(A)= mol·L-1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变 b．c(A)不随时间改变
c．气体的密度不随时间改变 d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1000℃时反应C(g)+D(g)
正确答案
(10分)
（1）K= 
(2) 0.07（2分） 0.06（2分） 80% （2分）
(3) b（1分）
(4) 
试题分析：（1）根据平衡常数的概念即可得出K=
(2) v(A)=0．005 mol·L-1·s-1="△c(A)/" 6s解得△c(A)="0.03" mol·L-1，则6s时c(A)="0.1-0.03=0.07" mol·L-1；C的浓度为0.03 mol·L-1，体积为2L，则C的物质的量为0.06mol；设反应的A的物质的量为xmol，830℃时，平衡常数为1.0，列出方程式x2/（0.2-x）（0.8-x）=1.0可解得x=0.06mol，则A的转化率为0.16/0.2·100%=80%。
(3) a．该反应过程气态物质体积不变，压强不随时间改变，不能作为判断该反应是否达到平衡的依据b．c(A)不随时间改变，说明已经达到平衡；c．该过程气体的密度不随时间改变，同理不能判断；d．整个过程，单位时间里生成C和D的物质的量相等，也不能作为判断的依据。故选b。
(4)该反应的平衡常数值为A(g)+B(g)
点评：本题考查化学平衡的判断和平衡常数的概念，难度不大。
在溶液中，反应A+2B
请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是： ②_________，____________；③__________，_______________；
（2）实验②平衡时B的转化率为 _______；实验③平衡时C的浓度为 ____________；
（3）该反应的
（4）该反应进行到4.0min时的平均反应速度率：实验②：=________________；实验③：=________________________。
正确答案
（1）②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变；③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小
（2）40%；0.06mol/L
（3）＞；升高温度向正方向移动，故该反应是吸热反应
（4）0.014mol(L·min)-1； 0.009mol(L·min)-1
在673K，1.01×105帕下，有1mol某气体A，发生如下反应：2A(气) 
（1）达到平衡后混合气的平均分子量
（2）A的转化率
（3）B的系数x的值
（4）相同条件下反应前A气体的密度是平衡混合气密度的多少倍？
正确答案
（1）39.8；（2）32％；（3）2；（4）1.16
【错解分析】（1）达到平衡后混合气的平均摩尔质量为：
0.72g·L-1×22.4L·mol-1=16.128g·mol-1；
平均分子量为：16.1，混合气体的物质的量为2.86mol，由此产生一系列的错误结果。
【正解】本题的错误主要产生于对密度的认识。由于达到平衡时，该体系处于非标准状况下，题目给的密度也是非标准状况下的密度，因此不能简单以该密度和气体的摩尔体积乘积来计算混合气体的平均摩尔质量。
（1）通过以下换算，先计算非标准状况下气体的摩尔体积，进而再计算混合气体的平均摩尔质量：
所以混合气体平均分子量为：39.8
其余要求可按下式计算：[注：（ ）表示物质的量，单位为mol]
2A(气) 
（起始） 1 0 0
（变化） 2y xy y
（平衡） 1-2y xy y
（2）A的转化率：
（3）B的系数x=2
（4）在相同状况下，密度比等于其摩尔质量比。所以密度比为：1.16
（8分）在一定条件下，mA＋nB 
(1)若A、B、C都是气体，减压后，V正＜V逆，则m、n、p的关系是________。
(2)若C是气体，且m＋n＝p，加压时，化学平衡发生移动，则平衡是向________方向移动，原因是________。
(3)若升高温度，A的转化率降低，则此反应的逆反应是________热反应。
正确答案
（8分）(1) m＋n＞p
(2) 逆反应，A、B只能由一种是气体或都不是气体，因为加压，平衡发生移动，且C为气体 (3) 吸
（1）减压后，V正＜V逆，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是条件减小的，则m＋n＞p。
（2）加压时，化学平衡发生移动，而C是气体，且m＋n＝p，所以平衡一定向逆反应方向移动。这是由于C为气体且m＋n＝p，所以A、B只能有一种是气体或都不是气体，只有这样加压，平衡才能发生发生移动。
(3)升高温度，A的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，则逆反应就是吸热反应。
在10 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g）
请回答：
（1）该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）该反应的化学平衡常数表达式为K ＝ 。
（3）能说明该反应达到化学平衡状态的是 （填字母）。
a．υ正（CO2）＝υ正（H2） b．υ逆（CO）＝υ逆（H2O）
c．υ逆（H2）＝υ逆（H2O） d．υ正（H2）＝υ逆（H2）
（4）某温度下，将CO2和H2各0.10 mol充入该容器中，达到平衡后，测得 c（CO）="0.0080" mol·L-1，则CO2的转化率为 。
（5）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为 ℃。
正确答案
（1）吸热 （1分）
（2）
（3）d（2分）
（4）80%（2分）
（5）830（2分）
试题解析：（1）升高温度，K值增大，说明升温平衡正向移动，所以正向为吸热反应。
（2）根据平衡常数的定义可得
（3）当反应达到化学平衡状态时υ正=υ逆，a、b、c均代表同向的反应速率，错误，答案选d。
（4）CO2（g）＋H2（g）⇌CO（g）＋H2O（g）平衡后c（CO） =" 0.0080" mol·L-1，可计算出转化的c（CO2）=" 0.0080" mol·L-1，初始浓度c（CO2）="0.1mol/10L=0.01" mol·L-1,所以CO2的转化率为0.0080 mol·L-1/0.01 mol·L-1×100%=80%。
（5）根据c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O）可知K=1.0，所以此时的温度为830℃。
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