第二章化学反应速率与化学平衡期末复习模拟卷2021-2022学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
展开第二章 化学反应速率与化学平衡 期末复习模拟卷
一、单选题
1.反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下,其中表示反应速率最快的是
A.v(A)=0.15mol·L-1·min-1 B.v(B)=0.01mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.40mol·L-1·min-1 D.v(D)=0.45mol·L-1·min-1
2.在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)⇌Ni(CO)4(g),已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表:
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
下列说法不正确的是
A.上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应
B.25 ℃时反应Ni(CO)4(g)⇌Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.在80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正>v逆
D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol/L
3.在密闭容器中进行反应,、、的起始浓度分别为、、,当平衡时,下列数据肯定不正确的是
A.的物质的量为,的物质的量为
B.的物质的量为
C.的物质的量为,的物质的量为
D.的物质的量为
4.下列叙述与图对应的是
A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.由图②可知,P2>P1、T1>T2满足反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g) ΔH<0
C.图③表示的反应方程式为:2A=B+3C
D.对于反应2X(g)+3Y(g)⇌3Z(g) ΔH<0,图④y轴可以表示Y的百分含量
5.下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.10.0mL2mol﹒L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.SO2的催化氧化是一个放热的反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强,反应速率减慢
6.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )
A.比较实验②、④得出:升高温度,化学反应速率加快
B.比较实验①、②得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快
C.若实验②、③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
D.在0-10min之间,实验③的平均速率v(Y)=0.04mol/(L·min)
7.一定温度下,将2molA和2molB两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),2min末反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的物质的量浓度为0.4mol·L-1,下列说法正确的是( )
A.此温度下该反应的平衡常数K等于0.5
B.A的平衡转化率为40%
C.x的值为1
D.A和B的平衡转化率相等
8.在一支试管中加入少量氯化钴晶体,再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解,然后滴加水至溶液呈紫色为止。溶液中存在如下平衡:(aq)(粉红色)+4Cl-(aq)(aq)(蓝色)+6H2O(l) ∆H下列说法不正确的是
A.向溶液中加入适量的稀硫酸,平衡不移动,溶液仍为紫色
B.将试管放入冰水中,溶液变成粉红色,则:∆H>0
C.当溶液中v正[()]=v逆()时,说明反应达到平衡状态
D.该反应的平衡常数K=
9.一定温度下,将 1mol A(g)和 1mol B(g) 充入 2 L 密闭容器中发生反应:A(g) + B(g) ⇌xC(g) + D(s)<0,在 t1时达平衡。在 t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中 C(g)的浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.t2时刻改变的条件是使用催化剂
B.t1~t2、t2~t3平衡常数均为 0.25
C.t3时刻改变的条件一定是增大反应物的浓度
D.t3时刻 v逆可能小于 t2时刻 v逆
10.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2 和 8 mol H2 在一定条件下反应,达到平衡时,H2 的转化率为 25%,则平衡时氨气的体积分数接近于
A.5% B.10% C.15% D.20%
11.反应A→C分两步进行:①A→B,②B→C。反应过程中的能量变化曲线如图所示 (E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列说法错误的是( )
A.三种物质中B最不稳定
B.反应A→B的活化能为E1
C.反应B→C的ΔH=E4-E3
D.整个反应的ΔH=E1-E2+E3-E4
12.在某恒容密闭容器中投入X、Y、W、Q四种物质,经一段时间后测得各物质的物质的量如下表所示:
X
Y
W
Q
10 min
1.0 mol
3.0 mol
1.0 mol
2.0 mol
20 min
0.5 mol
1.5 mol
2.0 mol
1.0 mol
上述容器中发生反应的化学方程式可能是( )
A.X+2Y2W+2Q B.3X+Y+2W2Q
C.X+3Y+2Q2W D.X+2Y+3Q2W
13.有甲、乙两个等容积的容器,甲为恒容容器,乙为体积可变的恒压容器,如图所示,开始时均充入和,达到平衡后再向两容器中各充入。下列有关说法正确的是( )
A.充入前,甲、乙中含量相等
B.充入后,甲中平衡正向移动,乙中平衡逆向移动
C.充入后,甲中含量不变,乙中含量减小
D.充入后,甲、乙两容器中平衡不移动
14.我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞;发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量,这种分子叫做活化分子;活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。下列说法不正确的是
A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能
B.图乙中HI分子发生了有效碰撞
C.盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零
D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加
15.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g) +2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。下列判断不正确的是
A.平衡常数约为0.15
B.B的转化率为40%
C.从反应开始至平衡,A的平均反应速率为:0.3 mol·L-1·min-1
D.若混合气体的密度不变,则表明该反应达到平衡状态
16.已知反应: ,取等量分别在0℃和20℃下反应,测得其转化率随时间变化的关系曲线()如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线代表20℃下的曲线
B.反应到时,0℃和20℃下反应放出的热量相等
C.0℃和20℃下达到平衡时,反应都放出热量
D.反应都达到平衡后,正反应速率:
二、非选择题
17.如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况,t是到达平衡状态的时间。试回答:
(1)该反应的反应物是___。
(2)该反应的化学反应方程式为____。
(3)若达到平衡状态的时间是2min,A物质的平均反应速率为___。
(4)假设该反应在体积固定的密闭容器中进行,下列能做为判断该反应达到化学平衡状态的标志的是___。
A.每有3molA消耗,就会有3molC消耗 B.B的体积分数保持不变
C.气体的密度保持不变 D.B和C的浓度之比1:3
(5)达到平衡时,A的体积分数是___。
18.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。在容积为1L的恒容密闭容器中,充入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),一定条件下发生反应得到CH3OH(g)和H2O(g),测得反应物X和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
(1)0~3min内,v(CH3OH)=_______(保留三位有效数字)mol·L-1·min-1。
(2)该反应的化学方程式为_______。
(3)X代表的物质为_______(填化学式),理由是_______。
(4)9min后,保持其他条件不变,向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),则该反应的速率将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)下列可以作为该反应已达到平衡的判据的是_______(填标号)。
A.气体的压强不变 B.v正(CO2)=v逆(H2O)
C.CH3OH(g)与H2O(g)的浓度相同 D.容器内气体的密度不变
19.某温度下,向容积为1.0L的恒容密闭容器中充入0.2mol气体Q,发生反应: 。测得反应过程中,(p为某时刻容器内气体的总压强,为开始时气体的压强)的值随反应时间(t)的变化数据如表所示:
t/min
0
1
2
4
8
16
20
1.00
1.15
1.25
1.35
1.41
1.45
1.45
请回答下列问题:
(1)化学方程式中的n(n为正整数)的取值范围是_______________________。
(2)该可逆反应的平衡常数表达式_____________________________,若,则平衡常数_______________________________。
(3)下列措施可以提高反应物Q的平衡转化率的是________(填标号)。
a.升高体系温度 b.向体系中通入Q
c.及时转移走体系中的少量Z d.增大容器容积
(4)若,将恒容容器改为恒压容器(起始容积为1.0L),改变外界条件使上述反应达到相同的限度,则达到平衡时X的浓度__________(保留3位小数)。
20.(1)研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时,涉及反应: 。为研究不同因素对该反应的影响,在恒温条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol,10min时反应达到平衡。测得10min内,NO的平衡转化率为,则平衡时______mol。其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行时,NO的平衡转化率_______(填“>”“<”或“=”)。
(2)①合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为 。如图表示在500℃,60.0MPa条件下,起始时与平衡时的体积分数的关系。根据图中a点数据计算,可得平衡时的体积分数为________。
②已知一种制氢气的原理为。若1mol CO和的混合气体(CO的体积分数为20%)与反应,得到1.18 mol CO、和的混合气体,则CO的转化率为__________。
(3)工业燃煤产生的经过净化后,与空气混合进行催化氧化可制取硫酸,其中发生催化氧化的反应为。若在,0.1MPa条件下,向一密闭容器中通入和发生反应[其中],测得容器内总压强(p)与反应时间(t)的关系如图所示。
图中B点的平衡常数________(用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压=气体总压×物质的量分数)。
21.李克强总理在《2018年国务院政府工作报告》中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)有着积极的环保意义。
Ⅰ. 汽车排气管上安装“催化转化器”,其反应的热化学方程式为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.50kJ·mol-1。T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中(0~15min) NO的物质的量随时间变化如图。
(1)图中a、b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n (NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是______(填“a”或“b”)
(2)在a曲线所示反应中,0~10min内,CO的平均反应速率v(CO)=___________;T℃时,该反应的化学平衡常数K=_____________;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol,则平衡将_________移动(填“向左”、“向右”或“不”)
(3)15min时, n (NO)发生图中所示变化,则改变的条件可能是_______(填序号)
A.充入少量CO B.将N2液化移出体系 C.升高温度 D.加入催化剂
Ⅱ. 已知有下列反应:
①5O2(g)+ 4NH3(g)6H2O(g)+ 4NO(g) △H1
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2
③2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H3
(1)若在高效催化剂作用下可发生8NH3(g)+ 6NO2(g) 7N2(g)+ 12H2O(g)的反应,对NO2进行处理则该反应的△H=__________(用△H1,△H2,△H3表示),△S______0
(2)某温度下,向某恒容密闭容器中充入一定量的NH3和NO2,按照(1)的原理模拟污染物的处理。若容器中观察到________________(填序号),可判断该反应达到平衡状态
A.混合气体颜色不再改变 B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体摩尔质量不再改变 D.NH3和NO2的物质的量之比不再改变
(3)将一定比例的O2、NH3和NO2的混合气体,匀速通入图(a)所示装有催化剂M的反应器中充分进行反应。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图(b)所示。已知该催化剂在100~150℃时活性最高,那么在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢,其中去除率迅速上升段的主要原因是____________________________;当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________
22.已知反应:2NO2(g) N2O4(g)是放热反应,为了探究温度对化学平衡的影响,有人做了如下实验:把NO2和N2O4的混合气体通入甲、乙两个连通的烧瓶里,然后用夹子夹住橡皮管,把两烧瓶分别浸入两个分别盛有500 mL 6 mol·L-1的HCl溶液和盛有500 mL蒸馏水的烧杯中(两烧杯中溶液的温度相同)。
(1)该实验用两个经导管连通的烧瓶,其设计意图是__________。
(2)向烧杯甲的溶液中放入125g NaOH固体,同时向烧杯乙中放入125g硝酸铵晶体,搅拌使之溶解。甲烧瓶内气体的颜色将__________原因是__________乙烧瓶内气体的颜色将__________,原因是__________。
(3)该实验欲得出的结论是__________。
(4)某同学认为该实验的设计并不完全科学,他指出此时影响化学平衡的因素不止一个,你认为他所指的另一个因素是__________。
参考答案
1.D
【解析】A.;
B.;
C.v(C)=0.40mol·L-1·min-1,则;
D.v(D)=0.45mol·L-1·min-1,则;
所以上述四种状况下反应速率最快的是0.225mol/(L·min),故合理选项是D。
故选D。
2.C
【解析】A.由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为放热反应,A正确;
B.25°C时反应Ni(s)+4CO(g)⇌Ni(CO)4(g)的平衡常数为5×104,相同温度下,对于同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数,故25°C时反应Ni(CO)4(g)⇌Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为=2×10-5,B正确;
C.浓度商Qc===8,大于80°C平衡常数2,故反应进行方向逆反应进行,v(正)<v(逆),C错误;
D.80°C达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,c(CO)==1mol/L,由于K=,故c[Ni(CO)4]=K·c4(CO)=2×1mol/L=2mol/L,D正确;
故选C。
3.A
【解析】若反应向正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最小,Z的浓度最大,假定完全反应,则:,
若反应逆正反应进行到达平衡,X2、Y2的浓度最大,Z的浓度最小,假定完全反应,则:
由于为可逆反应,物质不能完全转化,所以平衡时浓度范围为0
4.B
【解析】A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),图①表示在t0时刻v正、v逆都增大,v逆增大的多,化学平衡逆向移动,应该是升高温度使平衡逆向移动导致。若是充入了一定量的NH3,则v逆增大,v正瞬间不变,这与图像不吻合,A不符合题意;
B.增大压强反应速率加快,达到平衡所需时间缩短;升高温度反应速率加快,达到平衡所需时间缩短。则根据图像可知:压强:P2>P1;温度:T1>T2。增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,C含量增大,说明正反应是气体体积减小的反应;升高温度,C含量减小,说明平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,故该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,故满足反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g) ΔH<0,B正确;
C.该反应是可逆反应,应该用可逆号“⇌”,不能用等号“=”表示,C错误;
D.在压强不变时,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,表示Y的含量应该增大,但图象显示y轴数值减小,因此图④y轴不可以表示Y的百分含量,D错误;
故合理选项是B。
5.D
【解析】A.常温下浓硫酸与铁发生钝化,若加热,则生成二氧化硫气体,故改用98%的浓硫酸后不能增大生成氢气的速率,A项错误;
B.加入氯化钠溶液后,氯化钠不参与反应,但溶液体积增大,相当于稀释,导致稀硫酸浓度减小,反应速率减小,B项错误;
C.升高温度,增大活化分子百分数,增大反应速率,C项错误;
D.压强越低反应速率越慢,所以减小压强反应速率减慢,D项正确。
故答案选D。
6.D
【解析】A. 实验②④的起始物质的量浓度相等,实验②的温度为800°C,实验④的温度为820°C,实验④的反应速率明显较快,说明温度升高,化学反应速率加快,故A正确;
B. 从图象可以看出,实验①②的温度相同,实验①的X的物质的量浓度大,反应速率明显快,所以增大反应物浓度,化学反应速率加快,故B正确;
C. 实验②③中X的起始物质的量浓度相等,温度相同,平衡状态也相同,但是实验③反应速率较快,达到平衡状态所需的时间短,说明实验③使用了催化剂,故C正确;
D. 从图象可以直接求得0∼10min内实验③的平均速率v(X)= =0.04mol/(L·min),根据化学方程式的计量数关系可知v(Y)=v(X)=×0.04mol/(L·min)=0.02 mol/(L·min),故D错误;
答案选D。
7.A
【解析】列三段式:
C.根据题意0.2x mol/L = 0.4mol/L,解得x = 2,C错;
A.,A正确;
B.A平衡转化率= ,B错;
D.B的平衡转化率=,D错;
故答案选A。
8.A
【解析】A.向溶液中加入适量的稀硫酸,相当于稀释,平衡逆向移动,溶液变为粉红色,故A错误;
B.将试管放入冰水中,溶液变成粉红色,温度降低,说明平衡逆向移动,逆反应方向为放热反应,正反应为吸热反应,即∆H>0,故B正确;
C.和的化学计量数相等,v正[()]=v正(),当溶液中v正[()]=v逆()时,v逆()=v正(),说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,水为纯液体,不代入反应的平衡常数表达式中,该反应的平衡常数K=,故D正确;
答案选A。
9.D
【解析】A.t2时刻瞬间C的浓度增大,t2∼t3阶段C的浓度不变,说明平衡不移动,应是增大压强造成的,压强不影响该平衡,所以有x=1+1=2,加入催化剂不改变化学平衡,C的浓度不发生变化,故A错误;
B.t1∼t3间温度相同,平衡常数相同,可计算t1∼t2平衡常数K,
t1∼t2平衡常数K===4,故B错误;
C.反应正向放热,降低温度或增加了A(或B)的物质的量,平衡均正向移动,C的浓度随时间而增大,由图象可知,C的反应速率降低了,所以t3时刻改变的一个条件可能是降低温度,故C错误;
D.反应正向放热,降低温度平衡正向移动,C的浓度增大,由图象可知C的反应速率降低,所以t3时刻改变的一个条件可能是降低温度,即t3时刻v逆小于t2时刻v逆,故D正确;
综上所述,说法正确的是D项,故答案为D。
10.C
【解析】在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,消耗的氢气为2mol,则:
平衡时氨气的体积分数= ,故选:C。
11.C
【解析】A.由反应过程中的能量变化曲线图可知,A、B、C三种物质中,物质B的能量最高,物质含有的能量越高,物质的稳定性越弱,则三种物质中B最不稳定,A正确;
B.反应物A的分子变成活化分子需吸收的能量为E1,所以反应A→B的活化能为E1,B正确;
C.物质B的能量比物质C的能量高,则B→C的反应为放热反应,ΔH=E3-E4,C错误;
D.整个反应的ΔH==E1-E2+E3-E4,D正确;
故答案为C。
12.C
【解析】从表格数据可看出X、Y、Q的物质的量减少,而W的物质的量增加,说明X、Y、Q是反应物,W是产物。在同一容器中,相同时间内,各物质的反应速率之比等于物质的量的变化量之比等于化学计量数之比。v(X)∶v(Y)∶v(Q)∶v(W)=(1.0 mol-0.5 mol)∶(3.0 mol-1.5 mol)∶(2.0 mol-1.0 mol)∶(2.0 mol-1.0 mol)=1∶3∶2∶2,所以X、Y、Q、W的化学计量数之比为1∶3∶2∶2,故反应方程式为X+3Y+2Q2W,故答案为C。
13.C
【解析】A.充入前,平衡状态时的压强乙>甲,乙中平衡相当于在甲中平衡的基础上增大压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,所以含量甲>乙,故A错误;
B.充入后,甲中各物质浓度不变,平衡不移动,乙中相当于减小压强,减小压强,平衡向逆反应方向移动,故B错误;
C.充入后,甲中各物质浓度不变,平衡不移动,含量不变,乙中相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,含量减小,故C正确;
D.充入后,甲中各物质浓度不变,平衡不移动,乙中相当于减小压强,减小压强,平衡向逆反应方向移动,故D错误;
故选C。
14.B
【解析】A.催化剂可降低反应的活化能,A正确;
B.能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞,由图乙可知碰撞后没有生成新物质,即没有发生化学反应,不是有效碰撞,B错误;
C.盐酸和氢氧化钠溶液反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水,在溶液中氢离子与氢氧根离子已经处于活跃状态,因此盐酸和氢氧化钠溶液反应的活化能接近于零,C正确;
D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加,D正确;
故答案为:B。
15.D
【解析】平衡时D的浓度是0.8 mol÷2 L=0. 4 mol·L-1,则x∶2=0.2∶0.4,故x=1,根据三段式分析:
A.将平衡时各物质的浓度代入平衡常数表达式,计算得K= 约为0.15,选项A正确;
B.B的转化率是0.2 mol·L-1÷0.5 mol·L-1×100%=40%,B正确;
C.从反应开始至平衡,A的平均反应速率是0.6 mol·L-1÷2 min=0.3 mol·L-1·min-1,C正确;
D.各物质均是气体,总质量不变,且容器体积一定,故无论反应是否达到平衡,混合气体的密度都是定值,D错误;
故答案为:D。
16.B
【解析】A. ,温度越高,化学反应速率越快,反应越先达到平衡,即曲线先出现拐点,由图可知曲线先达到平衡状态,故曲线代表20℃下的曲线,A错误;
B. 反应到时,0℃和20℃下的转化率相同,因二者的起始量相同,故参与反应的的量相等,此时放出的热量相等,B正确;
C. 表示完全反应生成时放出热量,因未给出起始的物质的量,无法计算在不同温度下有多少物质已经反应,故也无法计算放出多少热量,且0℃和20℃下达到平衡时,的转化率不同,放出的热量也不相同,C错误;
D. 曲线代表20℃下的曲线,曲线代表0℃下的曲线,升高温度,化学反应速率加快,故反应都达到平衡后,正反应速率:,D错误;
答案选D。
17.
(1)A
(2)3A(g)B(g)+3C(g)
(3)0.6mol/(L·min)
(4)AB
(5)42.9%
【分析】
(1)
由A的物质的量浓度不断减小,可以判断A为反应物;
(2)
A为反应物,B、C为生成物,又根据反应的系数之比等于反应的物质的量之比,可得反应的方程式为3A(g)B(g)+3C(g);
(3)
A的反应速率==0.6mol/(L·min);
(4)
A.每有3molA消耗是正反应方向,3molC消耗是逆反应方向,正逆反应速率相等,达到了平衡,正确;
B.B的体积分数保持不变,即B的量不再变化,达到了平衡,正确;
C.气体的容积和质量恒定,即密度恒定,故密度保持不变,不一定平衡,错误;
D.B和C的浓度之比1:3,不一定平衡,错误;
故选AB。
(5)
达平衡时,A的体积分数=×100%≈42.9%.
18.0.167 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) CO2 CO2与CH3OH的反应速率相同或X的减小量与甲醇的增加量一样 增大 AB
【分析】
CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为1.00mol/L、3.00mol/L,由图可知,X的初始浓度为1.00mol/L、则X为CO2(g)。
【解析】(1)0~3min内, 。
(2)已知 CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g),按元素质量守恒,该反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
(3) 反应速率之比等于化学计量数之比,则X代表的物质为CO2,理由是CO2与CH3OH的反应速率相同X的减小量与甲醇的增加量一样;
(4)9min后,保持其他条件不变,向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),则反应物浓度增加,则该反应的速率将增大。
(5)A.反应中,气体的物质的量、压强会随着反应而变化,故容器内压强不随时间的变化,说明气体的物质的量不随时间变化,则说明反应已达平衡,A正确;
B.反应速率之比等于化学计量数之比,v正(CO2) =v正(H2O)=v逆(H2O) ,则说明反应已达平衡,B正确;
C.由方程式可知,CH3OH(g)与H2O(g)的浓度相同始终相同,故不能说明已平衡,选项C不正确;
D.密闭容器中, ,气体质量守恒,容积体积的不变,故不能说明已平衡,选项D不正确;
答案为AB。
19.n>1 7.29 ad 0.062
【解析】(1)由题给表格数据可知,反应中,逐渐增大,说明反应为气体体积增大的反应,由于Z为固体,则n+1>2,n>1,故答案为:n>1;
(2)由反应的化学方程式可知,反应的平衡常数表达式;当时,设生成的X的物质的量为x mol,由题意建立如下三段式:
根据表中数据可知,时,反应达到平衡状态,则,解得,平衡时Q、X、Y的浓度分别为0.02mol/L、0.092mol/L、0.182mol/L,反应的平衡常数,故答案为:;7.29;
(3)a.该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,反应物Q的平衡转化率提高,故正确;
b.向体系中通入反应物Q,相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,反应物Q的平衡转化率降低,故错误;
c.改变固体的量,化学反应速率不变,化学平衡不移动,生成物Z为固体,则转移走少量Z,平衡不移动,反应物Q的平衡转化率不变,故错误;
d.该反应是气体体积增大的反应,增大容器容积,容器内气体压强减小,平衡向正正反应方向移动,反应物Q的平衡转化率提高,故正确;
ad正确,故答案为:ad;
(4)恒容条件下反应达到平衡时,气体总物质的量为0.02mol+0.09mol+0.18mol,则恒压条件下反应达到相同的限度,容器体积为,,故答案为:0.062。
20.0.025 > 14.5% 90% 24300
【解析】(1)在恒温恒容条件下,反应达到平衡时,,根据“三段式”法进行计算:
即平衡时,该反应为气体分子数减少的反应,反应在恒压条件下进行时相当于在原平衡基础上加压,平衡向正反应方向移动,则NO的平衡转化率提高,故恒压条件下NO的平衡转化率;
(2)①题图中a点对应的起始时,平衡时的体积分数为42%,设起始时投入、,达到平衡时转化了,由“三段式”法进行计算:
则,即,
则平衡时的体积分数为。
②初始混合气体中,CO的物质的量为,的物质的量为0.8mol,
由碳元素守恒可知,反应前后CO、的总物质的量不变,
则增加的0.18mol为反应生成的的量,
故反应转化的CO为0.18mol,其转化率为;
(3)设起始时投入、,达到平衡时转化了,由“三段式”法进行计算:
则,即,
故,
,
,
平衡常数。
21.b 0.01mol/(L·min) 5 L/mol 不 AB 2△H1-7△H2-3△H3 > AC 温度升高和催化剂的高活性共同作用使得反应速率加快,去除率先迅速上升 催化剂失活或者副反应程度的增大(氨气和氧气反应)
【分析】
I.(1)利用表面积增大,加快反应速率;(2)根据化学反应速率的数学表达式、化学平衡常数的定义、化学平衡常数与浓度商的关系进行分析;(3)从影响化学平衡移动因素进行分析;II.(1)根据热化学反应方程式的计算进行分析;(2)考查化学平衡状态的判断;(3)从化学反应条件的控制。
【解析】I.(1)表面积大,增加接触面积,加快反应速率,因此催化剂面积较大的曲线是b;
(2)根据化学反应速率的数学表达式,v(CO)=(0.4-0.2)/(2×10)mol/(L·min)=0.01 mol/(L·min);
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)
起始浓度: 0.2 0.2 0 0
变化浓度: 0.1 0.1 0.1 0.05
平衡浓度: 0.1 0.1 0.1 0.05,根据平衡常数的表达式,=5;此时CO的浓度为0.2mol·L-1,CO2的浓度为0.2mol·L-1,代数上式,此时的浓度商为5,与化学平衡常数相等,即平衡不移动;
(3)15min时,NO的物质的量减少,A、充入少量CO,增加反应物的浓度,平衡向正反应方向进行,NO的物质的量减少,故A错误;
B、将N2移出,减少生成物浓度,平衡向正反应方向移动,NO的物质的量减小,故B正确;
C、此反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,NO物质的量增加,故C错误;
D、加入催化剂,平衡不移动,NO物质的量不变,故D错误;
II.(1) 根据目标反应方程式,①×2-②×7-3×③,即△H=2△H1-7△H2-3△H3;生成物气体系数之和大于反应物气体系数之和,即此反应为熵增,△S>0;
(2)A、NO2为红棕色气体,其余气体为无色,即当气体颜色不再改变,说明反应达到平衡,故A正确;
B、是恒容状态,气体体积保持不变,组分都是气体,气体质量不再改变,因此密度始终保持不变,即密度不再改变,不能说明反应达到平衡,故B错误;
C、反应前后气体系数之和不相等,即物质的量改变,组分都是气体,气体质量保持不变,根据M=m/n,因此平均摩尔质量不再改变,说明反应达到平衡,故C正确;
D、氨气和NO2物质的量之比始终保持不变,因此不能作为达到平衡的标志,故D错误;
故选AC。
(3)随着温度的升高,去除率迅速上升,主要原因是温度升高和催化剂的高活性共同作用使得反应速率加快,去除率先迅速上升;高于380℃,去除率迅速下降的原因是催化剂失活或者副反应程度的增大(氨气和氧气反应)。
22.使两个烧瓶的起始状态完全相同,起到对照作用 变深 NaOH溶解放热,中和HCl也放热,使甲瓶气体温度升高,平衡逆向移动,c(NO2)增大 变浅 NH4NO3溶解吸热,乙烧瓶气体的温度降低,平衡向生成N2O4方向移动,使NO2的浓度减小; 升温平衡向吸热方向移动,降温平衡向放热方向移动 压强
【分析】
(1)试验中用两个经导管连通的烧瓶,可以使两个烧瓶的起始状态完全相同,起到对照作用;(2)根据温度对化学平衡的影响分析,氢氧化钠溶解和盐酸发生中和反应都会使溶液温度升高,硝酸铵溶解使溶液温度降低,由2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,依据化学平衡移动原理分析,升温平衡向吸热方向进行,降温平衡向放热反应方向进行,二氧化氮是红棕色气体,四氧化二氮是无色气体;(3)根据温度对可逆反应的影响进行分析;(4)该反应中有气体参与,温度改变后气体体积也改变,压强也会影响化学平衡.
【解析】(1)该实验用两个经导管连通的烧瓶,其设计意图是可以使两个烧瓶的起始状态完全相同,起到对照作用,故答案为使两个烧瓶的起始状态完全相同,起到对照作用。
(2)因NaOH溶于水以及与NaOH与HCl的反应都会使溶液温度升高,所以烧杯甲中溶液的温度升高,温度升高,平衡2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,NO2浓度增大,颜色加深;因NH4NO3溶于水是吸热的,使体系温度降低,2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0向放热方向移动,即向正反应方向移动,NO2浓度减小,颜色变浅,故答案为变深;NaOH溶解放热,中和HCl也放热,使甲瓶气体温度升高,平衡逆向移动,c(NO2)增大;变浅;NH4NO3溶解吸热,乙烧瓶气体的温度降低,平衡向生成N2O4方向移动,使NO2的浓度减小;
(3)根据实验现象可知,改变温度后化学平衡发生移动:升温平衡向吸热方向移动,降温平衡向放热方向移动,故答案为升温平衡向吸热方向移动,降温平衡向放热方向移动;
(4)该反应中,改变温度后,容器内气体的压强也会改变,而压强对该可逆反应同样会产生影响,所以该实验设计并不完全科学,故答案为压强。
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