- 化学平衡
- 共20016题
(14分)FeCl3在选修四中出现的次数较多，可见其重要性.
（1）在演示催化剂对化学反应速率的影响实验中，向H2O2溶液中分别滴入FeCl3溶液和CuSO4溶液，催化效果更好的是________ (1分),画出无催化剂和有催化剂的能量-反应进程对比图，并作必要的文字注明(3分)
（2）在演示增加反应物浓度对化学平衡的影响实验中，稀FeCl3溶液与稀KSCN溶液混合，溶液呈较浅血红色。将该浅血红色分成两等份，分别加入同浓度的FeCl3溶液和稀KSCN溶液，红色变得更深的是________(1分), 从化学平衡常数的角度加以分析(3分)（温度不变，假设后加入的FeCl3溶液和稀KSCN溶液都是各自起始浓度的10倍）(3分)
（3）分别取若干毫升稀FeCl3溶液与稀KSCN溶液混合，溶液呈较浅血红色。限用FeCl3、KSCN、 KCl三种化学药品，为证明FeCl3溶液与KSCN溶液的反应是一个可逆反应，至少还要进行（ ）次实验。
（4）实验室配制和保存FeCl3溶液，要向其中加入________,防止其水解变质。
（5）0.1mol·L-1 FeCl3溶液中的c(Fe3+) 比0.1mol·L-1 (NH4)Fe(SO4)2溶液中的c(Fe3+)______.
正确答案
（1）FeCl3溶液(1分)；
（2）KSCN溶液(1分)；分析略（平衡常数表达式1分，指出平衡常数不变1分，数字分析1分，共3分）
（3）B (2分) （4）盐酸 (2分) （5）小 (2分)
（1）根据实验选项可判断，氯化铁溶液的催化效果更好。催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应热，所以图像为
（2）根据反应的平衡常数表达式可知
（3）要证明FeCl3溶液与KSCN溶液的反应是一个可逆反应，则可以通过增大FeCl3或KSCN浓度进行对照实验，比较溶液颜色变化从而证明改变反应物浓度能影响以及如何影响化学平衡，因此至少需要2次实验。
（4）氯化铁水解显酸性，所以为了防止水解需要加入盐酸。
（5）NH4＋水解显酸性，所以可以抑制铁离子的水解，因此铁离子的浓度较大。
（16分）氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
(1)一定条件下，在一个密闭容器中充入气体：N2 2mol、H2 6mol，达平衡后N2的转化率为50%，同时放热92.3KJ。该反应的热化学方程式为：______________________________。
(2)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2+3H2
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=______________。升高温度，K值______（填“增大”“减小”或“不变”）。
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1∶3）。分析表中数据， （填温度和压强）。时H2转化率最高，实际工业生产中不选用该条件的主要原因是 。
③下列关于合成氨说法正确是 （填字母）
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于ΔH<0、ΔS>0，故合成氨反应一定能自发进行
(3)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，你认为电解质溶液应显 性(填“酸性”、“中性"、“碱性”)，写出负极电极反应式 。
(4)工业上净化处理铬污染方法之一是：将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后，生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去（已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31）。
已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol/L，则溶液中c(Cr3+)为 mol/L。
正确答案
(1) N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）；⊿H= -92.3KJ/mol。（2分）
（2）①K=
压强太高生产设备条件难以实现（2分） ③B（2分）
（3）碱性（2分） 2NH3-6e- +6OH-=N2+3H2O（2分）
（4）3×10－6 (2)分
（1）消耗氮气的量是2mol×50％＝1mol，故热化学方程式为N2（g）+3H2（g）
=2NH3（g）；⊿H= -92.3KJ/mol。
（2）平衡常数是知在一定条件下可逆反应达到平衡时生成物浓度的幂之积和反应物浓
度的幂之积的比值。正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。根据表中数据可知在200℃、100Mpa时氨气的物质的量最多，故氢气的转化率最大。虽然加压有利于提供氢气的转化率，但压强太高生产设备条件难以实现。催化剂只能改变反应速率，但不能改变化学平衡状态。根据△G＝△H－T△S知，当ΔH<0、ΔS>0时反应自发，但过程但自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。所以答案选B。
（3）氨气易和酸反应生成NH4＋，所以电解质溶液应该显碱性。在反应中氨气失去电子
被氧化，在负极通入，电极反应式是2NH3－6e-－+6OH－=N2+3H2O。
（7）根据Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31）可知
（16分）某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体物质的量随时间的变化关系曲线如图（2）所示。
（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为 。
（2）反应开始至5min，Z的平均反应速率为 ；
（3）反应开始至5min ，正反应速率逐渐 ；逆反应速率逐渐 ， 5min后Z的物质的量不再改变，原因是下列的 ；
A．正逆反应都停止了
B．正反应速率为零
C．正逆反应速率相等，反应达到平衡状态
D．逆反应速率为零
（4）下列措施能使正反应速率增大的是
A．升高温度 B．降低温度
C．增大Y的浓度 D．减少Z的浓度
正确答案
（1）3X+Y
（3）减小，增大，C。（每空2分） （4）AC（4分）
（1）根据图像可知反应进行到5min时，各种物质的物质的量不在发生变化，说明反应达到平衡状态，此时XYZ的物质的量的变化量分别是（mol）1.0－0.4＝0.6、1.0－0.8＝0.2、0.5－0.1＝0.4，由于变化量之比是相应的化学计量数之比，所以方程式为X+Y
（2）反应速率通常用单位时间内浓度额变化量来表示，所以Z的反应速率是
（3）由于随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。由于正逆反应速率相等（但不为0），所以反应达到平衡状态，即选项C是正确的，答案选C。
（4）考查外界条件对反应速率的影响，一般情况下，增大反应物的浓度、升高温度等可以使反应速率加快，所以答案选AC。
在557℃时，密闭容器中进行下列反应CO+H2O
正确答案
在掌握起始浓度、转化率、平衡浓度之间的关系和正确理解转化率概念的基础上，抓住转化浓度，利用常规解题方法。
CO + H2O(气)
起始浓度(mol·L-1) 2 3 0 0
转化浓度(mol·L-1) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度(mol·L-1) 0.8 1.8 1.2 1.2
(10分)向一个固定体积的密闭容器充入2 mol A和1 mol B，发生如下反应：
2A(g) + B(g)
(1)用A表示2分钟内平均反应速率 ，A在第1分钟平均速率 第2分钟平均速率（填“<”、“>”、“=”）。
(2)器温度升高，平衡时混合气体的平均相对分子质量减小，则正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
(3)大B的转化率，可采取的措施是_________（用序号填空）
①加入A ②加入B ③加压 ④再加入1.6 mol A+ 0.8 mol B ⑤将C分离出容器
(4)体积可变，维持容器压强和温度不变，按下列方法加入起始物质，达到平衡时C的浓度仍为1.2 mol/L的是_________（用序号填空）
①4 mol A + 2 mol B ②3mol C + 1 mol D + l mol B
③3 mol C + 2 mol D ④1.6 mol A+ 0.8 mol B + 0.6 mol C + 0.2 mol D
正确答案
（10分）
（1）0.4 mol/(L·min) （3分） > （1分）
（2）吸热 (2分)
（3）①⑤ (2分)
（4）①④ (2分)
略
Ⅰ.恒温恒压下,在一体积可变的密闭容器中发生下列反应:4AC(g)+2BC2(g)4AC2(g)+B2(g)，在上述条件下，向容器中充入AC和BC2各1 mol达平衡时，生成AC2和B2共a mol,则AC的转化率是_______(用含a的代数式表示)；
Ⅱ.若维持温度不变,在一个与Ⅰ反应前的起始体积相同容积固定的密闭容器中发生Ⅰ中所述的化学反应,开始时仍向容器中充入AC和BC2各1 mol,达平衡时生成AC2和B2共b mol,将b与Ⅰ中的a进行比较,则a_______b (填“＞”“＜”“=”或“不能确定”)
正确答案
80a% ＞
生成的AC2和B2的物质的量之比为4∶1，所以生成的AC2的物质的量为0.8amol,故消耗的AC的物质的量为0.8amol,所以AC的转化率="0.8amol÷1" mol×100%=80a%;由于该反应是体积缩小的反应，Ⅰ中体积可变，压强恒等，Ⅱ中体积不变，压强减小，故对于Ⅰ中而言，相当于增大压强，平衡向体积缩小的方向(正方向)移动，所以a＞b。
如图：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 mol，D为6.5 mol，F为2.0 mol，设E为x mol。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，并且隔板恰好处于正中位置。请填写以下空白：
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_________（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 两种情况是在两个不同温度下建立的化学平衡，平衡状态不同，所以物质的量也不相同
（1）要使隔板处于反应器的中间位置，则隔板两边气体的体积必须相等，即气体的物质的量相等，由于左侧反应前后气体物质的量保持不变为12 mol，而右侧当x=4.5时，起始的物质的量之和为6.5 mol+4.5 mol+2 mol="13" mol＞12 mol，反应需向物质的量减小的方向移动才可能等于12 mol，所以起始向正方向进行。若维持起始时向正方向进行，设达平衡时E的转化量为a mol，则由：
D（g） + 2E（g） 
起始： 6.5 2.0 0
转化： 
平衡： 6.5-
所以6.5-
因为a＜x（E不可能完全转化），所以2（x-3.5）＜x，即x＜7.0。
（2）一定注意题中“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，并且隔板恰好处于正中位置”。而当x=4.5或5.0时，达到平衡的温度一定不同；而平衡条件不同，平衡时A的物质的量一定不同。
在一定条件下，将物质的量之比为1∶3的N2和H2 102g通入密闭容器中，达到平衡后，测知混合气体的平均相对分子质量为12.5。求混合气体中NH3的质量？
正确答案
32.64g
设N2的物质的量为x，则H2的物质的量是3x，由题意知，28g/mol×x＋2g/mol×3x＝102g，解之，得：x＝3mol。又由：
N2（g）＋3H2（g）
n（开始）/mol： 3 9 0
n（转化）/mol： a 3a 2a
n（平衡）/mol： 3－a 9－3a 2a
（3－a）＋（9－3a）＋2a＝
解之，得：a＝1.92mol。
则混合气体中NH3的质量为：2×1.92mol×17g/mol＝32.64
在合成氨反应中，测得合成塔入口处N2、H2、NH3气体体积比为6∶18∶1，出口处N2、H2、NH3气体体积比为9∶27∶8，则H2的转化率为______。
正确答案
25%
设入口处N2、H2、NH3气体体积比为6L、18L、1L，氮气转化的体积为x，则
N2 ＋ 3H2 
初始物质的体积/L： 6 18 1
转化物质的体积/L： x 3x 2x
平衡物质的体积/L： 6—x 18—3x 1＋2x
依题意，可得： 
解得：x＝1.5L
则，A的转化率为：α＝
运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）合成氨反应N2(g)＋3H2(g)
________移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂________反应的△H（填“增大”、“减小”或“不改变”）。
（2）已知：
O2(g) = O2+(g)+e- △H1=1175.7 kJ·mol-1
PtF6(g)+e-=PtF6-(g) △H2=-771.1 kJ·mol-1
O2PtF6(s)=O2+(g)+PtF6-(g) △H3=482.2 kJ·mol-1
则反应O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6-(s)的△H=_____________ kJ·mol-1。
（3）在25℃下，向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为______________________________。已知25℃时
Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，KsP[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
（4）在25℃下，将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合，反应时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显____性（填“酸”、“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=________。
正确答案
（1）向左；不改变
（2）-77.6
（3）Cu(OH)2；Cu2++2NH3·H2O==Cu(OH)2↓+2NH4+
（4）“略”
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