- 化学平衡
- 共20016题
(选做题)(10分)在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)常温下,将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7,若混合液体积等于两溶液体积之和,则混合液中下列关系正确的是____
A.c(HA)<c(A-) B.c(HA)一定大于0.1mol/L
C.c(Na+)=c(HA)+c(A-) D.2c(OH-)=2c(H+)+[c(HA)-c(A-)]
(2)常温下在20mL0.1mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2逸出未画)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-(填:“能”或“不能”) 大量共存。
②当pH=7时,溶液中各种离子其物质的量浓度的大小关系是:
。
③已知在25℃时,CO32-水解反应的平衡常数即水解常数Kh= =2×10-4,当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时,溶液的pH= 。
正确答案
(1)D,(2)不能 ②c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(H+)= c(OH-)>c(CO32-) ③pH=10
(1)根据题意反应后,溶液中的溶质是HA和NaA,且二者的浓度都是0.05mol/L。溶液显碱性,说明水解程度大于电离程度,所以选项ABC都是错误的。根据物料守恒和电荷守恒定律可知,2c(Na+)=c(HA)+c(A-)、c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),因此选项D正确,答案选D。
(2)①碳酸钠和盐酸反应的过程是Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。所以根据图像可知,H2CO3和CO32-不能大量共存。溶液中各种离子其物质的量浓度的大小关系是
②根据图像可知,pH=7时,消耗盐酸的体积大于20ml,所以c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(H+)= c(OH-)>c(CO32-)。
③根据平衡常数表达式可知当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时,溶液中OH-浓度是1×10-4mol/L,所以pH=10。
(13分)已知短周期主族元素X、Y、Z、W,原子序数依次增大且X和Y的原子序数之和等于Z的原子序数,X和Z可形成X2Z,X2Z2两种化合物,W是短周期主族元素中半径最大的元素。
(1)W在周期表中的位置: 。
(2)在一定条件下,容积为1L密闭容器中加入1.2molX2和0.4molY2,发生如下反应:
3X2 (g) + Y2(g) 2YX3(g) △H
反应各物质的量浓度随时间变化如下:
①计算该温度下此反应的平衡常数K= 。
②若升高温度平衡常数K减小,则△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
③改变下列条件,能使该平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是 (填字母)。
a.增大压强 b. 降低温度 c.使用催化剂 d. 增大反应物的浓度
(3)常见液态化合物X2Z2的稀溶液易被催化分解,可使用的催化剂为 (填字母)。
a.MnO2 b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
(4)A是四种元素中三种元素组成的电解质,溶液呈碱性,将常温下0.1mol·L-1的A溶液稀释至原体积的10倍后溶液的pH=12,则A的电子式为 。
(5)以X2为燃料可制成燃料电池。已知:2X2(g)+Z2(g)=2X2Z(l) △H=−572KJ·mol-1
该燃料电池释放228.8KJ电能时,生成1mol液态X2Z,该电池的能量转化率为 。
正确答案
(13分)(1)第三周期,IA(2分) (2)①K= 100/27或3.7 L2 / mol2(2分) ②<(1分) ③ad(2分) ⑶ab(2分) ⑷(2分) ⑸80% (2分)
根据元素的性质及结构可知,X、Y、Z、W分别是H、N、O、Na。
(1)钠位于)第三周期第IA
(2)①平衡时氢气、氮气和氨气的浓度分别是0.6、0.2、0.4,所以平衡常数=。
②升高温度平衡常数K减小,则平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
③平衡常数与温度有关系,b不正确。催化剂不能越小平衡状态,c不正确。增大压强或增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,答案选da。
(3)能使双氧水分解的是催化剂是ab。
(4)根据A的性质可知,A是强碱,所以是氢氧化钠,属于离子化合物,电子式为。
(5)生成1mol液态X2Z,放出热量是572KJ·mol-1÷2=286KJ·mol-1,属于能量转化率是228.8÷286×100%=80%。
(8分)
Ⅰ、A和B反应生成C,假定反应刚开始只有A、B,它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L,B的浓度为0.6mol/L,C的浓度为0.6mol/L。则在这2min内反应的平均速率VA ="_______mol/(L·" min),VB="________mol/(L·" min),VC ="________" mol/(L· min)。该反应的化学反应方程式为:___________________________。
Ⅱ、某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如上图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为 ;
(2)从开始至2min,Z的平均反应速率为 mol/(L· min);
正确答案
Ⅰ、0.1(1分) 0.2(1分) 0.3 (1分) A+2B=3C(2分)
Ⅱ、Y + 3X 2Z (2分) 0.05 (1分)
Ⅰ、 A + B →C
C0 1 1 0
△C 0.2 0.4 0.6
C(2min)0.8 0.6 0.6
则VA=(0.2 mol/L)/2min="0.1" mol/(L· min),VB =(0.4 mol/L)/2min="0.2" mol/(L· min),
VC =(0.3 mol/L)/2min="0.3" mol/(L· min);
则VA:VB:VC =1:2:3,在同一个反应中,速率比=系数比,故反应的化学反应方程式为A+2B=3C;
Ⅱ、分析图像,得:随着时间的延长,即随着反应的进行,n(X)、n(Y)减小,则X、Y是反应物,n(z)增大,则Z为生成物;再看定量关系,X、Y、Z在2min中物质的量的变化(△n)依次为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,三者的△n之比=方程式中三者的系数比,且2min后三者的物质的量均不再变化,说明达到了平衡态,即这是一个可逆反应,故方程式3X +Y2Z;
VZ=(0.2 mol/2L)/2min="0.05" mol/(L· min);
合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO,其反应是:[Cu(NH3)2CH3COO]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]CH3COO·CO(正反应为放热反应)
(1)必须除去原料气中的CO的原因是 。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件是 。
(3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是 。
正确答案
(1)防止合成塔中的催化剂中毒
(2)低温、高压
(3)高温、低压
吸收CO反应的正反应是气体减小的放热反应。故增压、降温都能使平衡正移,从而使CO被醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收。反之可使平衡逆移。
密闭容器A和B,A保持恒压,B保持恒容。起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2∶1的等量SO2和O2,发生反应:2SO2+O22SO3,并达平衡后。B容器中SO2的质量分数 (填“ >”、“ < ”或“=”) A 容器中SO2的质量分数
正确答案
>
根据反应的方程式可知,正反应是体积减小的可逆反应,所以如果保持容器容积不变,则压强是减小的。因此在反应过程中,A中的压强大于B中的压强,所以A中SO2的转化率大于B中SO2的转化率,则B容器中SO2的质量分数大于A 容器中SO2的质量分数。
在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=__________。已知:K300 ℃>K350 ℃,则该反应是__________热反应。
(2)右图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__________。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效催化剂
正确答案
(每空2分,共12分)(1)K= 放
(2)b 1.5×10-3 mol/(L·s) (3)bc (4)c
试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当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,所以根据方程式可知,该反应的平衡常数表达式是
。温度越高,平衡常数越小,所以正方应是放热反应。
(2)根据表中数据可知,平衡是消耗NO是0.02mol-0.007mol=0.013mol,所以根据方程式可知,生成NO2是0.013mol,浓度是0.0065mol/L,则b曲线符合。从0~2 s内NO减少了0.02mol-0.008mol=0.012mol,则氧气减少了0.006mol,所以用氧气表示的反应速率是=1.5×10-3 mol/(L·s)。
(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。速率之比是相应的化学计量数之比,所以a中的关系始终是成立的,不能说明;该反应是体积减小的可逆反应,则压强也是减小的,因此当压强不在发生变化时可用说明;c中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,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,d不能说明,因此答案选bc。
(4)及时分离出NO2气体,反应速率降低;适当升高温度,反应速率加快,但平衡向逆反应方向移动;增大O2的浓度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动;催化剂不能改变平衡状态,答案选c。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度试题的考查。试题在注重对学生基础知识巩固的训练的同时,更侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性,激发学生的学习求知欲。也有助于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。
如下图所示,在容器A中装有20℃的水50 mL,容器B中装有1 mol/L的盐酸50 mL,试管C、D相连通,且其中装有红棕色NO2和无色N2O4的混合气体,并处于下列平衡:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57 kJ/mol,
当向A中加入50 gNH4NO3晶体使之溶解;向B中加入2 g苛性钠时:
C中的气体颜色__________,D中的气体颜色__________(填“变浅”或“变深”)。
请简述原因 。
(2)若25℃时,起始时仅有NO2气体,反应2NO2N2O4达到平衡时,c(NO2)=0.0125 mol/L,c(N2O4)=0.0321 mol/L,则NO2的起始浓度为__________,NO2的转化率为__________。
正确答案
(8分)(1)变浅 变深 (每空1分)
在A中加入NH4NO3晶体时,温度降低,平衡向正反应方向移动,C中气体颜色变浅;在B中加入苛性钠时,温度升高,平衡向逆反应方向移动,D中气体颜色变深。(2分)
(2)0.076 7 mol/L 83.7%(每空2分)
试题分析:(1)该反应是放热反应,在A中加入NH4NO3晶体时,温度降低,平衡向正反应方向移动,C中气体颜色变浅;在B中加入苛性钠时,温度升高,平衡向逆反应方向移动,D中气体颜色变深。
(2)平衡时c(N2O4)=0.0321 mol/L,则根据方程式可知,消耗NO2的浓度是0.0321 mol/L×2=0.0642mol/L,所以NO2的起始浓度为0.0642mol/L+0.0125 mol/L=0.076 7 mol/L。NO2的转化率为。
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大。侧重对学生基础知识的巩固和训练,意在培养学生的逻辑推理能力,有利于提高学生的应试能力,增强学生的学习自信心。
(8分)在一定温度下,体积为2 L的密闭容器中,NO2和N2O4之间发生反应:2NO2 (g) (红棕色)N2O4(g) (无色),如图所示。
(1)曲线 (填“X”或“Y”)表示NO2的物质的量随时间的变化曲线。
(2)若升高温度,则v(正) ,v(逆) 。(填“加快”或“减慢”)。
(3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得甲中v(NO2)=18 mol/(L·min),乙中v(N2O4)=0.2 mol/(L·s),则 中反应更快。
(4)在0到1 min中内用X表示该反应的速率是 ,该反应达限度时,Y的转化率 ,反应开始时与反应达平衡状态时的压强之比为 。
正确答案
试题分析:(1)由方程式N2O4(g)2NO2 (g),可知反应中NO2 的物质的量变化较大,则Y表示NO2的物质的量随时间的变化曲线,故答案为:Y;
(2)温度升高,正逆反应速率都增大,故答案为:加快;加快;
(3)甲中v(NO2)=0.3mol•L-1•min-1,乙中v (N2O4)=0.2mol•L-1•min-1,v(NO2)=2v(N2O4)=0.4mol•L-1•min-1,
则乙反应较快,故答案为:乙;
(4)
该反应达最大限度时,Y的转化率为:
开始时:n(X)+n(Y)=0.4mol+1mol=1.4mol,
平衡时:n(X)+n(Y)=0.7mol+0.4mol=1.1mol,
在相同条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,
则反应开始时与反应达平衡状态时的压强之比为1.4mol:1.1mol=14:11,
故答案为:0.1mol•(L•min)-1;60%;14:11;。
(本题共8分)
NO和CO都是有毒的气体,利用催化技术能够将它们转变成无毒的CO2和N2。一定量的NO和CO进行如下反应:2NO+2CO2CO2+N2,其部分化学平衡常数如下表:
根据题意回答(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
1.若把化学方程式写为NO+COCO2+1/2N2,则100℃时,K的值= 。
2.上述反应达到化学平衡后,下列措施能提高NO转化率的是________。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
3.若上述反应在容积不变的密闭容器中进行,该可逆反应达到平衡的标志是____
A.气体的密度不再变化
B.单位时间内消耗的CO与生成的CO2的物质的量之比为1︰1
C.气体的压强不再变化
D.各气体的浓度相等
4.某温度下,将0.02 mol的NO和0.02 mol的CO的混合气体充入一装有催化剂的容器中,充分反应后,测得混合气体中CO的体积分数为0.125,则CO的转化率为 。
正确答案
(共8分)
1、1.60(2分)2、BD(2分)3、C(2分)4、80%(2分)
(1)由平衡常数的表达形式可知K==1.6
(2)能提高NO转化率也就是使平衡正向移动。由于反应是一个体积系数减小的可逆反应,故加压或缩小容器体积可以达到目的;再由表格数据可看出,随着温度的升高,K增大,说明平衡正向移动,为吸热反应。故答案为BD
(3)A:恒容情况下,气体的总质量不变,所以密度也是定值班,不能做为平衡判断标准
B:选项只描述为两个正反应速率,排除
C:题设条件下,随着反应的进行,气体的总物质的量是个变量,只有当达到平衡时,才不变,故可为平衡的判断标准
D:各气体的浓度相等,只是一个“特例”,并不能说明任何问题
(4)由“三段式”可容易计算
(4分)在合成氨时,将1体积氮气和3体积氢气混合后通过合成塔中的催化剂,若从塔中导出的混合气体中,氨气的体积分数为12%,求N2和H2的体积分数各为多少?
正确答案
因为体积之比是物质的量之比,所以
N2 + 3H2 2NH3
起始量(mol) 1 3 2
转化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 1-x 3-3x 2x
因此平衡时氮气和氢气的体积之比仍然是1︰3
所以氮气的体积分数为(100%-12%)÷=22%
氢气是66%。
考查可逆反应的应该计算。
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