(经典版)高考化学一轮单元卷:第10单元 化学反应速率与化学平衡 B卷(含答案解析)
展开一轮单元训练金卷·高三·化学卷(B)
第十单元 化学反应速率与化学平衡
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单选择题(每小题3分,共48分)
1.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是
①用铁片与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
②SO2的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
③决定化学反应速率的主要因素是反应物的浓度
④汽车尾气中的NO与CO反应转化为无害的N2和CO2,减小压强,反应速率减慢
⑤增大压强,一定能加快化学反应速率
⑥用锌与稀硫酸反应制H2时,滴加几滴硫酸铜溶液能加快反应速率
⑦使用催化剂,使反应的活化能降低,反应速率加快
⑧光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
⑨增加反应物的用量,一定会增大化学反应速率
A.①②⑤⑨ B.④⑥⑦⑧ C.④⑥⑦⑨ D.③④⑥⑦
2.一定条件下,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,发生反应:3A(g)+B(g) C(g)+2D(s)。2 min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是
A.混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态
B.2 min后,加压会使正反应速率加快,逆反应速率变慢,平衡正向移动
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡,用A表示该反应的化学反应速率为0.3 mol·L-1·min-1
3.一定温度下,在一个容积为2 L的密闭容器中发生反应4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),经2 min达到平衡状态,此时B反应了1.2 mol,下列说法正确的是
A.充入N2(不参与反应)使压强增大可加快反应速率
B.A的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
C.平衡状态时,B、C的反应速率相等
D.C的平均反应速率为0.2 mol·L-1·min-1
4.在某一恒温、体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示。下列说法正确的是
A.0~t2时,v(正)>v(逆)
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
C.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<Ⅱ
5.一定温度下,将1 mol A(g)和1 mol B(g)充入容积为2 L密闭容器中发生反应A(g)+B(g) xC(g)+D(s),在t1时达到平衡。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.反应方程式中x=2 B.t2时刻改变的条件是使用催化剂
C.t3时刻改变的条件是移去少量D D.t1~t3间该反应的平衡常数不相同
6.下列过程属于熵增加的是
A.一定条件下,水由气态变成液态 B.工业上合成氨
C.将散落的火柴放入火柴盒 D.固态碘升华
7.(2017福建四地六校模拟)已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是
①生成物的质量分数一定增加
②生成物的产量一定增大
③反应物的转化率一定增大
④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率
⑥平衡常数一定增大
A.①② B.③⑤ C.②⑤ D.④⑥
8.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用
(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2.180 9 kJ·mol-1,ΔS=-6.6 J·mol-1·K-1,当ΔH-TΔS<0时反应能自发进行)
A.会变 B.不会变
C.不能确定 D.升高温度才会变
9.已知反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=Q kJ·mol-1,在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。
序号
温度/℃
容器体积
CO转化率
平衡压强/Pa
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p3
下列说法正确的是
A.反应速率:③>①>②
B.平衡时体系压强:p1∶p2=5∶4
C.若容器体积V1>V3,则Q<0
D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%
10.工业上生产环氧乙烷()的反应为:
2 CH2=CH2(g) +O2(g) 2(g) ΔH=-106 kJ·mol-1
其反应机理如下:
①Ag+O2AgO2 慢
②CH2=CH2+AgO2+AgO 快
③CH2=CH2+6AgO2CO2+2H2O+6Ag 快
下列有关该反应的说法正确的是
A.反应的活化能等于106 kJ·mol-1
B.AgO2也是反应的催化剂
C.增大乙烯浓度能显著提高环氧乙烷的生成速率
D.理论上0.7 mol乙烯参与反应最多可得到0.6 mol环氧乙烷
11.某温度下,将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g) C(g)+D(g),5 min后达到平衡,已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则
A.a=3 B.a=2
C.B的转化率为40% D.B的转化率为60%
12.在容积为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(g)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(g)、CO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)=0.15 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为0.125 mol·L-1
13.在10 L密闭容器中,1 mol A和3 mol B在一定条件下反应:A(g)+xB(g) 2C(g),2 min后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol,生成0.4 mol C,则下列计算结果正确的是
A.平衡时,物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶11∶4
B.x值等于3
C.A的转化率为20%
D.B的平均反应速率为0.4 mol/(L·min)
14.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入容积为2 L密闭容器中,在一定条件下发生反应PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g),并于10 min时达到平衡。有关数据如下:
PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度/(mol·L-1)
2.0
1.0
0
平衡浓度/(mol·L-1)
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是
A.10 min内,v(Cl2)=0.04 mol·L-1·min-1
B.升高温度(T1
D.平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,相同条件下再达平衡时,c(PCl5)<0.2 mol·L-1
15.以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH<0。某压强下的密闭容器中,按CO2和H2的物质的量比为1∶3投料,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是
A.A点的平衡常数小于B点
B.B点,v正(CO2)= v逆(H2O)
C.A点,H2和H2O物质的量相等
D.其他条件恒定,充入更多H2,v(CO2)不变
16.活性炭可处理大气污染物NO,反应原理:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。T ℃时,在2 L密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(无杂质),平衡时活性炭物质的量是2.000 mol。下列说法不合理的是
A.该温度下的平衡常数:K=
B.达到平衡时,NO的转化率是60%
C.3 min末达到平衡,则v(NO)=0.01 mol·L-1·min-1
D.升高温度有利于活性炭处理更多的污染物NO
二、非选择题(共52分)
17.在一定条件下,二氧化硫和氧气发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。
(1)降低温度,化学反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)600 ℃时,在一容积为2 L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10 min和20 min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示,前10 min正反应速率逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”);前15 min内用SO3表示平均反应速率为___________________________。
(3)图中反应进程,表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是______________________。
(4)根据如图判断,10 min时改变的条件可能是________(填写编号,下同);20 min时改变的反应条件可能是______。
a.加入催化剂 b.缩小容器容积 c.降低温度 d.增加O2的物质的量
18.在一个容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g)+2B(s) yC(g) ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)用A的浓度变化表示该反应0~10 min内的平均反应速率v(A)= ;
(2)根据图示可确定x∶y= ;
(3)0~10 min容器内压强 (填“变大”“不变”或“变小”);
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是 ;第16 min引起曲线变化的反应条件可能是 (填序号)。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
19.工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),对其研究如下:
(1)已知H-H键的键能为436 kJ·mol-1,N-H键的键能为391 kJ·mol-1,N≡N键的键能是945.6 kJ·mol-1,则上述反应的ΔH=__________________________。
(2)上述反应的平衡常数K的表达式为___________________________________________。
若反应方程式改写为N2(g)+H2(g) NH3(g),在该温度下的平衡常数K1=________(用K表示)。
(3)在773 K时,分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表:
t/min
0
5
10
15
20
25
30
n(H2)/mol
6.00
4.50
3.60
3.30
3.03
3.00
3.00
n(NH3)/mol
0
1.00
1.60
1.80
1.98
2.00
2.00
①该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,则此时v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
②由上表中的实验数据计算得到“浓度时间”的关系可用下图中的曲线表示,表示c(N2)~t的曲线是___________。在此温度下,若起始充入4 mol N2和12 mol H2,则反应刚达到平衡时,表示c(H2)~t的曲线上相应的点为_________。
20.Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。
反应
大气固氮
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
工业固氮
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃
27
2 000
25
400
450
平衡常数K
3.84×10-31
0.1
5×108
0.507
0.152
①分析数据可知:大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
②分析数据可知:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因:________________________________
_________________________________________________________________________。
(2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线,下图所示的图示中,正确的是________(填“A”或“B”);比较p1、p2的大小关系:________。
Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(3)在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol。
①达平衡时,H2的转化率α1=________。
②已知平衡时,容器压强为8 MPa,则平衡常数Kp=________________(用平衡分压代替浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
21.(2018安徽黄山二模)(18分)冬季是雾霾高发季节,其中汽车尾气和燃煤是造成雾霾的原因之一。
(1)工业上利用甲烷催化还原NOx,可减少氮氧化物的排放。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1 160 kJ·mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)将CO2转化为甲醇可以实现废物利用,达到节能减排的目的,反应原理可表示为:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。请回答:
0~3 min内氢气的平均反应速率为 mol·L-1·min-1;反应的平衡常数K= 。
第10 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和3 mol H2(g),则达到平衡时CH3OH的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
图1 图2
(3)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:
2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH',已知一定条件下,反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比的变化曲线如图2所示。
①a、b、c按由大到小的顺序排序为 ;ΔH' 0(填“>”“<”或“=”)。
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp= 。
③在恒容密闭容器里按体积比为1∶2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 。
A.逆反应速率先增大后减小 B.混合气体的密度增大
C.化学平衡常数K值减小 D.氢气的转化率减小
一轮单元训练金卷·高三·化学卷(B)
第十单元 化学反应速率与化学平衡
答 案
一、单选择题(每小题3分,共48分)
1.【答案】B
【解析】铁片遇98%的浓硫酸发生钝化,不能得到H2,①错误;升高温度,化学反应速率加快,②错误;决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,③错误;NO和CO都是气体,减小压强反应速率减慢,④正确;对于没有气体参与的反应,压强的改变不会影响化学反应速率,⑤错误;加入硫酸铜能够形成锌铜原电池,加快反应速率,⑥正确;使用催化剂能降低反应的活化能,使活化分子百分数增大,反应速率加快,⑦正确;氢气与氯气在光照条件下反应生成氯化氢,⑧正确;固体和纯液体用量的增加,不会影响化学反应速率,⑨错误。
2.【答案】D
【解析】反应生成固体D,气体质量发生变化,若混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态,A项错误;2 min后,加压会使正、逆反应速率都加快,平衡正向移动,B项错误;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,反应比和起始量之比相同,所以反应过程中A和B的转化率之比为1∶1,C项错误;2 min内生成0.8 mol D,则消耗A的物质的量为1.2 mol,故2 min内v(A)==0.3 mol·L-1·min-1,D项正确。
3.【答案】D
【解析】容器容积不变,充入氮气对反应物和生成物浓度没有影响,化学反应速率不变,故A项错误;不能用单位时间内固体的量的变化表示化学反应速率,故B项错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以2v(B)=3v(C),故C项错误;v(C)= v(B)==0.2 mol·L-1·min-1,故D项正确。
4.【答案】C
【解析】在t1~t2时,v(正)=v(逆),A项错误;由图像可知第二次平衡后,反应速率与第一次平衡时相同,这说明反应物、生成物的浓度不变,所以A物质的体积分数相同,B项错误;加入物质C,物质C的浓度增大,逆反应速率瞬间增大,但容器体积增大,物质A、B的浓度降低,正反应速率瞬间减小,平衡左移,物质C的浓度逐渐减小,逆反应速率也逐渐减小,物质A、B的浓度逐渐增大,正反应速率也逐渐增大,最终又达到原来的平衡状态,C项正确;平衡常数只随温度的改变而改变,D项错误。
5.【答案】A
【解析】t2时刻改变条件,浓度增大而平衡不移动,催化剂只改变反应速率,不影响平衡,则只能是改变容器的容积,使浓度增大且平衡不移动,所以反应前后气体体积不变,故x=2,A项正确,B项错误;由于D是固体,D的多少不影响反应速率和化学平衡,故C项错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故D项错误。
6.【答案】D
【解析】熵增加的过程就是物质的混乱程度增大的过程。水由气态变成液态是熵减小的过程,A项不符合题意;工业合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应为熵减小的过程,B项不符合题意;将散落的火柴放入火柴盒是熵减小的过程,C项不符合题意;固态碘升华属于熵增加的过程,D项符合题意。
7.【答案】C
【解析】若加入反应物,平衡向正反应方向移动,生成物的质量分数不一定增加,①错误;化学平衡向正反应方向移动时,生成物的产量一定增大,②正确;若加入反应物,平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率不一定增大,如对于恒温恒容条件下的反应A(g)+B(g) C(g),加入A,B的转化率增大,A的转化率减小,③错误;增大压强,平衡向正反应方向移动至新的平衡,反应物的浓度比原平衡时增大,④错误;平衡向正反应方向移动时,正反应速率一定大于逆反应速率,⑤正确;温度不变,平衡常数不变,⑥错误。故选C
8.【答案】A
【解析】反应自发进行需要满足ΔH-TΔS<0,由0 ℃为273 K、ΔH=-2.180 9 kJ·mol-1、ΔS=-6.6 J·mol-1·K-1代入公式:ΔH-TΔS=-2.180 9×103 J·mol-1+273×6.6 J·mol-1·K-1=-379.1 J·mol-1<0,所以反应在0 ℃能自发进行,即在0 ℃、100 kPa的室内存放,白锡会变成灰锡而不能再继续使用,A项正确。
9.【答案】C
【解析】①、②的温度相同,而转化率②>①,则②可看作在①的基础上加压,即V1>V2,因此反应速率:②>①,A错误;①与②比较,到达平衡时,平衡混合物的物质的量之比为5∶4,但V1与V2不等,因此平衡时体系压强:p1∶p2不等于5∶4,B错误;若容器体积V1>V3,温度相同,则①与③比较,CO的转化率③>①,而现在CO的转化率相同,则可看作在这个基础上③平衡逆向移动,而升温平衡向吸热反应方向移动,即逆向是吸热反应,C正确;若实验②中CO和H2用量均加倍,则可看作在②的基础上压缩,CO转化率增大,D错误。
10.【答案】 D
【解析】106 kJ·mol-1是反应的焓变,不是反应活化能,A项错误;AgO2是中间产物,不是反应的催化剂,B项错误;反应速率是由慢反应决定的,增大O2浓度才能显著提高环氧乙烷的生成速率,C项错误;将①×6+②×6+③得到7CH2=CH2+6O22CO2+2H2O+6,D项正确。
11.【答案】C
【解析】温度不变,扩大容器体积(相当于减小压强)时,A的转化率不变,说明反应前后气体的体积不变,即a=1,A、B错误;设达到平衡时,B的转化量为x mol,则A、B、C、D的平衡量分别为(2-x) mol、(3-x) mol、x mol、x mol,设容器体积为1 L,则平衡常数K=1=,解得x=1.2,B的转化率=1.2÷3×100%=40%,C正确,D错误。
12.【答案】C
【解析】由表中数据可知随温度升高,平衡常数减小,故正反应为放热反应,A正确;1/(5×104)=2×10-5,B正确;代入数据计算可得Qc>K,平衡逆向移动,v(正)
【解析】设转化的A的物质的量为a,则
A(g)+xB(g) 2C(g)
起始物质的量(mol) 1 3 0
转化物质的量(mol) a xa 2a
平衡物质的量(mol) 1-a 3-xa 2a
则2a=0.4 mol,得a=0.2 mol。平衡时混合气体的总物质的量为3.4 mol,1-a+3-xa+2a=3.4 mol,x=4,B错误;平衡时A、B、C的物质的量分别为0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol,所以比值为4∶11∶2,A错误;A的转化率为×100%=20%,C正确;B的平均反应速率为=0.04 mol/(L·min),D错误。
14.【答案】 B
【解析】10 min内,PCl5的浓度变化量为0.4 mol·L-1,故Cl2的浓度变化量为0.4 mol·L-1,所以v(Cl2)=0.04 mol·L-1·min-1,A项正确;升高温度(T1
【解析】从图像可知,温度越高氢气的含量越高,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,温度升高平衡常数减小,则平衡常数A点大于B点,A项错误;B点只能说明该温度下,CO2和H2O的浓度相等,不能说明v正(CO2)=v逆(H2O),B项错误;从图像可知,A点H2和H2O的物质的量百分数相等,故物质的量相等,C项正确;其他条件恒定,充入更多H2,反应物浓度增大,正反应速率增大,v(CO2)也增大,D项错误。
16.【答案】D
【解析】利用三段式分析。
C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)
起始物质的量(mol) 2.030 0.100 0 0
转化物质的量(mol) 0.030 0.060 0.030 0.030
平衡物质的量(mol) 2.000 0.04 0.030 0.030
平衡时各物质的浓度:c(NO)=0.02 mol·L-1,c(N2)=0.015 mol·L-1,c(CO2)=0.015 mol·L-1。A项,该温度下的平衡常数:K==,正确;B项,达到平衡时,NO的转化率:×100%=60%,正确;C项,3 min末达到平衡,则v(NO)==0.01 mol·L-1·min-1,正确;D项,不知道反应是放热反应还是吸热反应,无法确定温度对该反应限度的影响,错误。
二、非选择题(共52分)
17.【答案】(1)减小 (2)减小 1.33×10-3mol·L-1·min-1
(3)15~20 min,25~30 min (4)ab d
【解析】(1)降低温度,化学反应速率减小。(2)前10 min随着反应的不断进行,反应物SO2和O2的浓度不断减小,正反应速率减小,前15 min内用SO3表示的平均反应速率为≈1.33×10-3mol·L-1·min-1。(3)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段,即15~20 min和25~30 min反应处于平衡状态。(4)10~15 min三条曲线的斜率突然增大,说明反应速率突然加快,其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20 min时,曲线发生的变化是O2 的物质的量突然增大,平衡发生移动,引起SO2、SO3物质的量随之发生变化。
18.【答案】(1)0.02 mol·L-1·min-1 (2)1∶2 (3)变大 (4)④⑥ ④
【解析】(1)v(A)==0.02 mol·L-1·min-1。
(2)根据图像分析及物质反应的物质的量之比等于化学计量数之比得知,x∶y=1∶2。
(3)根据 (2)得知,正反应是气体体积增大的反应,故反应正向进行时,体系压强变大。
(4)10 min后化学反应速率加快直到达到化学平衡状态,反应条件可能为升温或加催化剂,故选④⑥。16 min后是化学平衡逆向移动,结合正反应是放热反应,故改变的条件可能是升温,故选④。
19.【答案】(1)-92.4 kJ·mol-1 (2)K= K或
(3)①大于 ②乙 B
【解析】(1)根据ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能),知ΔH=945.6 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-391 kJ·mol-1×6=-92.4 kJ·mol-1。
(2)该反应的平衡常数K=,K1==[]=K。
(3)①该温度下,25 min时反应处于平衡状态,平衡时c(N2)=1 mol·L-1、c(H2)=3 mol·L-1、c(NH3)=2 mol·L-1,则K==。在该温度下,若向同容积的另一容器中投入的N2、H2和NH3的浓度均为3 mol·L-1,则Q===<K,反应向正反应方向进行,故v正大于v逆;②起始充入4 mol N2和12 mol H2,相当于将充入2 mol N2和6 mol H2的两个容器“压缩”为一个容器,假设平衡不移动,则平衡时c(H2)=6 mol·L-1,而“压缩”后压强增大,反应速率加快,平衡正向移动,故平衡时3 mol·L-1<c(H2)<6 mol·L-1,且达到平衡的时间缩短,故对应的点为B。
20.【答案】Ⅰ.(1)①吸热 ②K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产
(2)A p2>p1
Ⅱ.(3)①60% ②(0.255或0.26)
【解析】(1)①由表中数据可知随温度从27 ℃升高到2 000 ℃,K值增大,说明平衡向正反应方向移动,说明正反应是吸热反应;②大气固氮的K值小,转化率低。(2)工业固氮,随温度升高,K值减小,平衡向逆反应方向移动,N2的转化率降低,所以A正确。取相同的温度,p1→p2,N2的转化率升高,说明平衡向正反应方向移动,正反应是气体体积减小的反应,说明压强增大,p2>p1。
(3) N2+3H22NH3
n(始)/mol 1 3 0
n(变)/mol a 3a 2a
n(平)/mol 1-a 3-3a 2a
有(1-a)+(3-3a)+2a=2.8,a=0.6 mol,H2的转化率为60%,N2的平衡分压为×8 MPa,H2、NH3的平衡分压均为×8 MPa,Kp==。
21.【答案】(1)CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1
(2)0.50 5.33 增大
(3)①a>b>c <
②
③AC
【解析】(1)由盖斯定律(①+②)×1/2得到CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1。
(2)由图可知,0~3 min内二氧化碳的浓度变化为1.00 mol·L-1-0.50 mol·L-1=0.50 mol·L-1,v(CO2)=,则v(H2)=3v(CO2)=0.50 mol·L-1·min-1;开始CO2的浓度为1.00 mol·L-1,故容器的体积为=1 L,H2的起始浓度为=3 mol·L-1,10 min时反应达到平衡,则:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
: 1 3 0 0
: 0.75 2.25 0.75 0.75
: 0.25 0.75 0.75 0.75
故该温度下的平衡常数K==5.33;保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和3 mol H2(g),相当于在原基础上增大压强,则平衡正向移动,平衡时CH3OH的体积分数增大。
(3)①反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),增大H2的浓度,平衡右移,CO的转化率增大,即投料比越高,CO的转化率越大,故答案为a>b>c;由图2可以看出,当一定时,α(CO)随温度升高而减小,故该反应为放热反应,ΔH'<0。
②对于气相反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),根据用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),该反应的平衡常数Kp=。
③逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,A正确;若容器的体积减小,则压强增大,混合气体的密度增大,但平衡正向移动,B错误;对于放热反应,升高温度,化学平衡常数K减小,平衡逆向移动,C正确;氢气的转化率减小,不一定是平衡逆向移动,如充入了氢气,平衡正向移动,但H2转化率减小,D错误;答案为AC。
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