- 化学平衡
- 共20016题
在某一容积为2 L的密闭容器中,A、B、C、D四种气体物质的量(n)随时间(t)的变化曲线如图所示:
回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为___________________________________________;
(2)反应开始到2 min,用D的浓度变化表示的化学反应速率为___ _____;
(3)在2 min时,图象发生改变的原因可能是_______________________(用字母表示)
A. 升高温度 B.加入稀有气体,增大压强
C. 减少A的物质的量 D.加入催化剂
(4)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是
A.混合气体的总质量不再变化 B.混合气体压强不再变化
C.v正(B)︰v逆(C)=5︰6 D.消耗1mol A的同时生成1mol D
正确答案
(8分)(1)4A(g)+5B(g)6C(g)+4D(g);
(2)0.1mol·L-1·min-1 (3)AD (4)BC
试题分析:(1)根据图像可知,反应进行到3min时,ABCD的物质的量均不再发生变化,所以反应达到平衡状态,此时AB的物质的量分别减少了0.8mol、1.0mol,CD的物质的量增加了1.2mol和0.8mol,则根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为
4A(g)+5B(g)6C(g)+4D(g)。
(2)反应开始到2 min,用D的浓度变化表示的化学反应速率为=0.1mol·L-1·min-1。
(3)根据图像可知,在2 min时,图象中曲线的效率变大,则反应速率加快,所以改变的条件应该是升高温度或加入催化剂,AD正确。BC中反应速率降低,答案选AD。
(4)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。根据质量守恒定律可知,A不正确;该反应是体积增大的可逆反应,则压强也是增大的,所以当压强不再发生变化时,可以说明,B正确;C中反应速率的方向相反,且能满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。D中反应速率的方向相同,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,因此答案选BC。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题,试题贴近高考,基础性强,在注重对学生基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和方法的指导。该题的关键是利用好反应速率之比是相应的化学计量数之比,然后结合题意和图像以及方程式灵活运用即可。
(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示__________ ,
K值的大小与温度的关系是:温度升高,K值__________ (填“一定增大”、“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。
(2)高炉炼铁中发生的基本反应之一为:CO(g) + FeO(s) CO2 (g)+ Fe(s)△H﹥0,其平衡常数可表示为K=c(CO2)/c(CO),已知1100℃时,K=0.263。
①升高温度,平衡移动达到新的平衡时,高炉内CO和CO的体积比____________ (选填“增大”、“减小”或“不变”),平衡常数K值_____________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
②1100℃时测得高炉中c(CO)="0.025"
,
,此时,反应是否处于化学平衡状态__________ (选填“是”或“否”),化学反应速度
(正)__________
(逆)(选填“>”、“<”或“:”),其原因是________________。
正确答案
(1)反应进行的越完全 可能增大也可能减小
(2)增大,增大
②否,(正) >
(逆),其原因是K>0.25
试题分析:(1)化学平衡常数K值越大,表示反应进行的越完全;对于有些反应来说,温度高,K大,对于另外的一些反应来说,温度高,K小,所以温度升高,K值可能增大也可能减小;(2) ①中,可以看出反应:CO(g) + FeO(s) CO2 (g)+ Fe(s)△H﹥0,为吸热反应,升高温度,平衡右移,所以CO
和CO的体积比增大,平衡常数K值也增大,②中1100℃时,K=0.263,所以K=c(CO2)/c(CO)= 0.025/0.1=0.25<0.263,所以还没有达到化学平衡,化学反应速度
(正) >
(逆),原因是K>0.25。
点评:该题考查化学平衡的移动,是高考的考查重点,该题的信息量较大,但是难度不大。
(10分)(1)(4分)某温度时,在2 L容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式为:____________________________。反应开始至2 min,Z的平均反应速率为 __________。
(2)(6分)取a mol A和b mol B置于V L容器中,发生可逆反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),1 min后,测得容器内A的浓度为x mol·L-1,这时B的浓度为: ;C的浓度为: 。在这段时间内反应速率若以物质A的浓度变化来表示,应为__________。
正确答案
(10分)(1)3X + Y2Z;0.05 mol/L·min
(2)bx/a;c/V-;
mol/L·min
(1)从图象上可以看出:X、Y减小而Z增加,变化的物质的量分别是1∶3∶2,所以反应为X+3Y2Z;2 min末时Z的物质的量为0.2 mol,体积为2 L,所以反应速率为0.05 mol·(L·min)-1。
(3)aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
初c:a/V b/V 0 0
△c: a/V —x (a/V —x)b/a (a/V —x)c/a
1 min: V bx/a (a/V —x)c/a
(8分)如下图所示,向A中充入1mol X和1mol Y,向B中充入2mol X和2mol Y,起始时A、B的体积均为a L,在相同温度和有催化剂条件下,两容器中各自发生反应:
X(g)+Y(g) ⇌2Z(g)+W(g)(正反应为放热反应)达到平衡时A容器的体积为1.2a L。
(1) A中X的转化率αA=
(2) A、B中X的转化率αA αB(填 >、< 或 = )
(3) 打开K,一段时间又达到平衡时A的体积为 L(连通管中气体体积忽略不计)
(4) 在(3)达到平衡后,同时等幅升高A、B的温度,达到新平衡后,A的体积 (填变大、变小或不变)
正确答案
(1)40%(2)> (3)2.6a L (4)变小
(1) X(g)+Y(g) ⇌2Z(g)+W(g)
起始量(mol) 1 1 0 0
转化量(mol) x x 2x x
平衡量(mol) 1-x 1-x 2x x
因为体积之比是物质的量之比
所以
解得x=0.4
即转化率是40%
(2)A保持恒压,B保持恒容。正反应是体积增大的反应,压强大转化率低。在反应过程中B中的压强大于A中的。所以A中的转化率大于B中的转化率。
(3)打开之后相当于保持恒压,因此平衡和A是等效的,即转化率是相同的。则平衡时的总体积是1.2aL×3=3.6aL,所以A的体积为3.6aL-aL=2.6aL。
(4)反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,体积减小。
温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如图:
下列说法正确的是
正确答案
D
试题分析:A、反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)=0.16÷2÷50="0.0016" mol·L-1·s-1,错误;B、平衡时c(PCl3)=0.20÷2=0.10mol·L-1,升高温度其浓度增大,平衡正向移动,反应吸热,错误;C、相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2时与元平衡为等效平衡, PCl3的转化率小于80% ,充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,压强增大平衡向生成PCl5方向移动,PCl3的转化率增大,错误;
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
始量 1 0 0
转化量 0.2 0.2 0.2
平衡量 0.8 0.2 0.2
k=(0.2/2×0.2/2)÷0.8/2=0.025
此时浓度熵Q=(0.2/2×0.2/2)÷1.0/2=0.02<0.025,平衡正向移动,v(正)>v(逆),正确。
(10分).已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO+H2OCO2+H2;在827℃时的平衡常数是100,如果反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.011mol/L,计算:一氧化碳在此反应条件下的平衡转化率。
正确答案
9.09%
试题分析: CO + H2O = CO2 + H2
起始浓度(mol/l) 0.011 0.011 0 0
转化浓度(mol/l) x x x x
平衡浓度(mol/l)0.011-x 0.011-x x x
因为
所以
因此转化率=9.09%
点评:在进行可逆反应的有关计算时,一般采用“三段式”进行,即分别列出起始量、转化量和平衡量或某深刻的量,然后依据已知条件列式计算即可。
I、超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术处理尾气,化学方程式为2NO + 2CO2CO2 + N2,为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
请回答(均不考虑温度变化对催化效率的影响):
(1)若上述反应的平衡常数K,随温度增高而减小,则反应的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)前2s内的平均反应速度v (N2)= 。
(3)该温度下,反应的平衡常数K= 。
II、甲醇空气燃料电池(酸性电解质溶液)的工作原理如下图一所示。
(1)该电池正极的电极反应式为 。
(2)以上述电池为电源,构成图二电解池 ,其中X、Y为石墨,a为KCl溶液,写出电解总反应的离子方程式 。
(3)常温时,按“(2)”电解一段时间后,取25mL上述电解后的溶液,滴加0.2mol/L的醋酸溶液,滴加过程的pH变化如图三所示,则C点对应溶液中各离子浓度的大小关系为(忽略电解后溶液中的其他成分,只考虑其中的碱与加入的酸 ) 。
正确答案
(共12分,每空2分)
I (1)< (2)1.875×10-4 mol·L-1·S-1 或1.9×10-4 mol·L-1·S-1 等等(3)5000
II(1)O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O
(2)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
(3)c(CH3COO-)> c(K+) > c(H+)> c(OH-)
试题分析:I(1)因该反应2NO+2CO2CO2+N2中气体减少,则△S<0非自发,
由反应能够自发进行,则△H-T△S<0,即该反应一定是放热才有可能自发进行,
放热反应的△H<0,故答案为:<;
(2)由化学反应速率之比等于化学计量数之比,则
υ(N2)=1/2υ(NO)≈1.88×10-4mol•L-1•s-1,故答案为:1.88×10-4mol•L-1•s-1;
(3)由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡,则
2NO+2CO2CO2+N2
开始1.00×10-33.60×10-3 0 0
转化9×10-49×10-49×10-4 4.50×10-4
平衡1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-44.50×10-4
则K=[(9×10-4)2•(4.5×10-4)]/[ (1×10-4)2•(2.7×10-3)2] =5000,故答案为:5000;
II、(1)正极充入的是O2,得到电子,电极式为O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O。
(2)电解KCl溶液的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。
(3) ““(2)”电解一段时间后的溶液为碱性,滴入醋酸溶液后酸性增强,C点的各离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)> c(K+) > c(H+)> c(OH-)。
点评:本题综合考查反应速率、反应方向、化学平衡、电解原理等知识,并注重考查了学生对实验化学的设计思路,充分体现了新课程变化,同时又注重了对高考热点的考查,是较好的一道综合题。
(6分)在密闭容器中进行如下反应:mA(g)+nB(g) pC(g),反应经5 min达到平衡,测得此时A的浓度减小了a mol·L-1,而C的浓度增加了2/3a mol·L-1,又知平均反应速率v(C)=2v(B)。
(1)写出上述化学方程式中各物质的计量数:m=________,n=________,p=________
(2)压强一定时,C的百分含量(C%)与温度、时间(T表示温度,t表示时间)的关系如图所示。由此可知,该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)该反应的平衡常数表示式为 ,升高温度,K值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(6分):(1)3 1 2(每空1分) (2)放热(1分)
(3)K=c2(C)/c3(A).c(B) (2分)减小(2分)
(1)平均反应速率v(C)=2v(B),所以B的浓度减少了1/3amol/L。根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知,m︰n︰p=3︰1︰2,所以m=3,n=1,p=2。
(2)根据图像可知,T1首先达到平衡状态,所以温度是T1大于T2。温度高,C的百分含量低,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,所以正反应是放热反应。
(3)平衡常数是在一定条件下,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,所以平衡常数的表达式是K=c2(C)/c3(A).c(B);升高温度平衡向逆反应方向进行,,所以平衡常数是减小的。
(9分)在容积为2L的密闭容器中,进行反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g)
在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图所示。试回答下列问题:
(1)800℃时,0—5min内,以B的浓度变化表示的平均反应速率为 。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中c(A)不变
c.2v正(B)=v逆(D) d.A、B、C、D四者共存
(3)该反应的正反应为 反应(填吸热或放热);判断的理由是 。
(4)若最初加入1.0molA和2.2molB,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K(要求有计算过程)。
正确答案
(1)0.12mol·L-1·min-1(2分)
(2)ab(2分,漏一个扣1分,错选不得分)
(3) 吸热;(1分)温度高,D的含量大,依据勒夏特列原理,升温有利于吸热反应。(1分)
(4)1.8(列出各物质的平衡浓度1分;写出平衡常数表达式1分;计算结果1分)
略
氢能被视为未来的理想清洁能源,科学家预测“氢能”将是21世纪最理想的新能源。目前分解水制氢气的工业制法之一是“硫—碘循环”,主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2= H2SO4+2HI Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO4= 2SO2↑+O2↑+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行 b.反应I中SO2还原性比HI强
c.循环过程中需补充H2O d.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。0—2min内的平均反应速率v(HI)= 。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K= 。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可被氧化生成SO3,其反应为:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) △H<0。某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如图,电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。
①a电极的电极反应式为 ;
②若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为 。
(4)实际生产还可以用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入10 mol/L的硫酸溶液的体积范围为 。
正确答案
(1)bc(2分)
(2)0.05mol·L-1·min-1(2分);1.56×10-2或1/64(2分);b (2分)
(3)①SO2 +2H2O-2e-=SO42-+ 4H+(2分) ②8∶15(2分)
(4) (a/1160)L~(a/1980)L (3分)
试题分析:(1)反应Ⅲ,2H2SO4==2SO2↑+O2↑+2H2O,硫酸是高沸点,在常温下不易分解,a不正确;反应I,SO2+2H2O+I2= H2SO4+2HI中,反应物SO2还原性比产物HI强,b正确;循环过程中H2O被分解为H2和O2,故需补充H2O不正确;由H2O被分解可知产生1molO2的同时产生2molH2,D不正确。
(2)v(HI)= =0.05mol·L-1·min-1。该温度下,反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)到达平衡时,c(H2)=c(I2)= 0.1mol·L-1,c(HI)= 0.8mol·L-1的平衡常数K=
=1.56×10-2。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,温度不变平衡常数不变;加压平衡不移动,故HI的平衡浓度是原来的2倍;浓度最大,速率加快,达到平衡的时间少于原来的2倍;平衡时H2的体积分数不变。
(3)①a电极得到电子,物质被氧化,故是SO2通入的电极,反应式为SO2 +2H2O-2e-=SO42-+ 4H+;
②理论上2SO2+2H2O+O2==2H2SO4,硫酸浓度仍为49%假设49g即0.5mol H2SO4,需要SO2是0.5mol、H2O是0.5mol,硫酸溶液中还有水51g,理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为0.5mol×32g·mol-1:(0.5mol×18g·mol-1+51g)=8:15。
(4)实际生产还可以用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。即(NH4)2SO3或NH4HSO3现取a克该铵盐,让它们分别于硫酸溶液反应,可计算出体积范围为(a/1160)L~(a/1980)L。
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