苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 化学平衡的移动练习
展开2.3.3温度变化对化学平衡的影响同步练习-苏教版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.工业上,以煤炭为原料,通入一定比例的空气,经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。在C和O2的反应体系中发生如下反应:
反应ⅠC(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-394kJ·mol-l
反应Ⅱ2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ·mol-l
反应Ⅲ2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3
设y=△H-T△S,反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的y随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.反应Ⅲ低温能自发进行,高温下不能自发进行
B.图中对应于反应Ⅱ的线条是a
C.一定温度下,增大压强,O2浓度增大,说明在此条件下反应Ⅱ变化的幅度小于反应Ⅲ变化的幅度
D.一定压强下,随着温度的升高,气体中CO与CO2的物质的量之比增大
2.反应CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g) △H>0,下列有利于提高NH3平衡转化率的是
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
3.在一密闭容器中进行以下可逆反应:。在不同的条件下P的体积分数的变化情况如图,则该反应
A.正反应放热,L是固体 B.正反应放热,L是气体
C.正反应吸热,L是气体 D.正反应吸热,L是固体或气体
4.下列说法正确的是
A.化学平衡正向移动,反应物的转化率一定增大
B.探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时,若先将两种溶液混合并计时,再用水浴加热至设定温度,则测得的反应速率偏低
C.合成氨反应需要使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动,所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因
D.在恒温恒容条件下,可逆反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡后,再充入PCl5(g)重新建立平衡,则PCl5(g)的转化率增大
5.目前工业上有一种方法是用生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:,该反应进行过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.减小压强有利于生成
B.升高温度有利于平衡向生成的方向移动
C.降低温度能使平衡混合物中增大
D.加入催化剂能使平衡混合物中增大
6.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.打开汽水瓶有气泡从溶液中冒出
B.由H2、I2(g)、HI气体组成的平衡减压后颜色变浅
C.实验室用排饱和食盐水法收集氯气
D.合成氨工厂采用增大压强以提高原料的利用率
7.在一定温度下的密闭容器中发生反应:mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(s),平衡时测得C的浓度为。保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的二倍,再达平衡时,测得C的浓度为。下列有关判断正确的是
A.B的转化率增大 B.平衡向逆反应方向移动
C.m+n>p+q D.C的体积分数减小
8.一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH = -QkJ·mol-1(Q>0),测得反应的相关数据如下,下列说法正确的是
甲
乙
丙
应温度T/K
500
500
700
反应物投入量
2molNO2
2mol N2O4
1 mol N2O4
平衡v正(NO2)/mol·L-1·S-1
v1
v2
v3
平衡c(N2O4)/mol·L-1
c1
c2
c3
平衡体系系总压强p/Pa
p1
p2
p3
反应能量变化
放出xkJ
吸收ykJ
吸收zkJ
物质的平衡转化率α
α1(NO2)
α2(N2O4)
α3(N2O4)
平衡常数K
K1
K2
K3
A.K1> K3,p2>2p3 B.v1< v3,x+0.5y=Q
C.v1< v2,c2<2c1 D.c2>2c3,α1(NO2)+ α3(N2O4)>1
9.T℃时在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是
A.反应进行的前3 min内,用X表示的反应速率v(X)=0.3 mol/(L·min)
B.容器中发生的反应可表示为3X(g)+Y(g)2Z(g)
C.保持其他条件不变,升高温度,反应的化学平衡常数K减小
D.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,则改变的条件是增大压强
10.接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g),起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列有关说法不正确的是
A.该反应△H<0
B.p1=0.5MPa;p3=5MPa
C.在5.0MPa、550℃时的α=97.5%
D.500℃时,p1时比p2对应的转化率高,反应速率快
二、填空题
11.在体积恒定的密闭容器中投入物质A和物质B在适宜的条件下发生反应:A(s)+2B(g)2C(g)+D(g)。
(1)相同的压强下,充入一定量的A、B后,在不同温度下C的百分含量与时间的关系如图1所示。则T1 T2(填“>”、“<”或“=”),该反应的正反应的△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若该反应的逆反应速率与时间的关系如图2所示:
①由图可见,反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了条件,则t8时改变的条件是 。
②若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系线 。
12.在密闭容器中进行如下反应:高温条件下,CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C,平衡 ,c(CO2) 。
(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡 ,c(CO2) 。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡 ,c(CO2) 。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡 ,c(CO) 。
13.Ⅰ、在密闭容器中发生如下反应 ;达到平衡后,改变下列条件,判断平衡移动的方向(向正反应方向移动、向逆反应方向移动、不移动)
(1)升高温度,平衡 ;
(2)增大压强,平衡 ;
(3)加入C,平衡 ;
(4)加入催化剂,平衡 。
Ⅱ、在下列事实中,什么因素影响了化学反应的速率?
(5)石灰石煅烧时要粉碎成细小的矿粒 ;
(6)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2,则很快产生气体 ;
(7)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L-1的盐酸和1mol·L-1的盐酸中反应速率不同 ;
(8)夏天的食品易霉变,冬天就不易发生该现象 ;
(9)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒与镁粒,产生气体的速率不同 ;
14.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用。工业上CO和H2为原料生产CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+91kJ
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)+24kJ
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)+41kJ
新工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)+Q
(1)增大压强,CH3OCH3的产率 (选填增大“、”减小“或”不变“,下同),平衡常数将 。
(2)原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生。新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是 。
(3)当上述反应体系在恒温恒容条件下达到平衡,下列各项叙述正确的是 (选填编号)。
a.反应室内气体密度保持不变
b.反应速率之比存在关系:3v(CO)生成=v(CO2)消耗
c.反应物与生成物的物质的量浓度之比保持不变
d.c(CO):c(H2)一定等于1:1
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列试验,每次试验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,试验结果如图。
CO转化率随温度变化的规律是 ,其原因是 。
15.(1)①一定温度下,在密闭容器中充入 1molN2和 3molH2 发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0 。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的 总物质的量是原来的 7/10,则 N2的转化率 a1= ;
②若向该容器中再加入 1molN2和 3molH2,达到平衡状态时,N2的转化率为 a2,则a2 a1(填“>”、“<”或“=”)。
(2)对于反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得 NO 的平衡转化 率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如图)。
①比较 P1、P2 的大小关系:P1 P2(填“>”、“<”或“=”)。
②该反应的平衡常数 K 的表达式为 ,随温度升高,该反应平衡常 数变化的趋势是 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高 NO 转化率的是 。(填写相应字母)
A.使用高效催化剂 B.保持容器体积不变加入惰性气体 C.保持容器体积不变加入 O2 D.降低温度E. 压缩容器体积
(3)硝酸厂常用催化还原法处理尾气:催化剂存在时用 H 2 将 NO2还原为 N2。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67kJ/mol
则 H2还原 NO2生成 N2的热化学方程式是
16.阅读下列材料,并完成相应填空
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g) +2CO2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。已知该反应平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示。
(1)一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应。下列能判断反应达到化学平衡状态的是 (选填编号)。
a c(H2)与c(H2O)的比值保持不变 b 单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成
c 容器中气体密度不再改变 d 容器中气体压强不再改变
(2)温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将 (填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均式量将 。
(3) 一定温度和压强下,往体积为20L的容器中通入一定物质的量的H2与CO2,达到平衡时,容器中含有0.1mol二甲醚。计算H2的平均反应速率: (用字母表示所缺少的物理量并指明其含义)。
(4)工业上为提高CO2的转化率,采取方法可以是 (选填编号)。
a 使用高效催化剂 b 增大体系压强
c 及时除去生成的H2O d 增加原料气中CO2的比例
17.氮和氮的化合物在国防、工农业生产和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列问题:
(1)亚硝酰氯(结构式为Cl—N=O)是有机合成中的重要试剂,它可由Cl2和NO在常温常压条件下反应制得,反应方程式为:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如表所示:
化学键
Cl—Cl
Cl—N
N=O
N≡O
键能/kJ•mol-1
243
200
607
630
则2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)∆H= kJ•mol-1。
(2)在一个恒容密闭容器中充入2molNO和1molCl2(g)发生(1)中的反应,在温度分别为T1℃、T2℃时测得NO的物质的量(单位:mol)与时间的关系如表所示:
t/min
温度/℃
0
5
8
13
T1
2
1.5
1.3
1.0
T2
2
1.15
1.0
1.0
①T1 T2(填“>”“=”或“<”)。
②温度为T2℃时,起始时容器内的压强为P0,则该反应的平衡常数Kp= (要求化简)(已知:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(3)近年来,地下水中的氮污染已成为世界性的环境问题。在金属Pt、Cu、和依(Ir)的催化作用下,H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO),其工作原理如图所示。
Ir表面发生反应的化学方程式为: 。
18.设反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1的平衡常数为K1,反应②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如下:
温度(T)
K1
K2
973
1.47
2.38
1173
2.15
1.67
从上表可推断,反应①是 (填“放”或“吸”)热反应。
(2)现有反应③H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3的平衡常数为K3
Ⅰ.根据反应①与②推导出Q1、Q2、Q3的关系式Q3= 。根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式K3= ;可推断反应③是 (填“放”或“吸”)热反应。
Ⅱ.要使反应③在一定条件下建立的平衡右移,可采取的措施有 。
A.缩小容器体积
B.降低温度
C.使用合适的催化剂
D.设法减少CO的量
E.升高温度
19.改变温度对平衡常数的影响
(1)改变温度可以使化学平衡发生移动,化学平衡常数也会发生改变,通过分析以下两个反应,总结出温度对化学平衡常数的影响规律。
①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
化学平衡常数K1= ,升温化学平衡向逆向移动,K1 (填“增大”或“减小”,下同),ΔH 0(填“>”或“<”,下同)。
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
化学平衡常数K2= ,升温化学平衡向正向移动,K2 ,ΔH 0。
(2)判断反应的热效应
①升高温度:K值增大→正反应为 反应;K值减小→正反应为 反应。
②降低温度:K值增大→正反应为 反应;K值减小→正反应为 反应。
20.完成下列填空
(1)下图表示反应 的反应速率与时间的关系,回答下列问题:
①由图可知、、、时都达到了平衡状态,、时都改变了外在条件,则时改变的条件为 ;
②若在时对该反应进行加压,在时达到了平衡状态,请在图中画出反应速率在时间段的变化趋势。
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一外界条件对反应化学平衡的影响,得到如图所示的图像(p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率,φ表示体积分数),回答下列问题:
①在Ⅰ中,若,则 (填“>”“<”或“=”)
②在Ⅱ中,若a→b为使用合适的催化剂,则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”);
③在Ⅲ中,随着B的起始物质的量的增加,在m点时,达到最大值,则m点反应物A与B的投料量比为 ;
④在Ⅳ中,若,则该反应的平衡常数 (填“>”“<”或“=”)。
三、实验题
21.无水碘化钠是一种白色粉末被广泛地应用于石油探测、安检、环境监测等领域。其制备方法如下:
Ⅰ.称取碘、碳酸氢钠,将其混合后置于高纯水中,充分搅拌得到混合溶液一;
Ⅱ.在混合溶液一中加入水合肼(),混合均匀后得到混合溶液二;
Ⅲ.将混合溶液二在50℃温度下反应1h,得到pH为6.5的粗NaI溶液;
Ⅳ.在制得的粗NaI溶液中加入活性炭,混合均匀后静置24h后过滤除杂,并将滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液;
Ⅴ.将浓缩溶液经离心分离除去液体,将固体干燥后得到碘化钠粉体;
Ⅵ.将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯,干燥后制得99.9%的高纯无水碘化钠粉体。
实验室制取高纯NaI晶体(无色)可按上述步骤进行:按化学计量称取各原料,在三颈烧瓶中(如图)先加入适量的高纯水,然后按、和水合肼的投料顺序分批加入。
已知:
①
②
③水合肼()具有强还原性,可分别将、和还原为,自身被氧化为(放热反应);减压可在80℃左右分解为氮气和氨气等。
回答下列问题:
(1)①写出与反应生成的离子方程式: 。
②加入稍过量水合肼与反应的离子方程式为 。
③常温常压时,与溶液反应慢,下列措施不能够加快反应速率的是 (填字母)。
a.将碘块研成粉末 b.起始时加少量NaI
c.将溶液适当加热 d.加大高纯水的用量
(2)与溶液反应适宜温度为50~60℃,温度不宜低于50℃原因是 ,不宜高于60℃原因可能是 ,整个实验过程中都需要开动搅拌器,其目的是 。
(3)所得溶液(含)进行提纯并结晶,可制得高纯NaI晶体。实验方案为:在溶液中加入 [实验中须使用的试剂:活性炭、HI溶液、溶液、溶液、无水乙醇;除常用仪器外须使用的仪器:pH计]。
22.某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下表
据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为 mol/(L· min)。
(2)在实验2,A的初始浓度c2= mol·L-1,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是 。
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3 v1(填“>”“=”“<”),且c3 1.0mol·L-1(填“>”“=”“<”)。
(4)比较实验4和实验1,可推测T 800℃(填“>”“=”“<”),若A、B、C均为气体,平衡时B的体积分数为 。
23.完成下列表格
实验理
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57.2 kJ·mol-1
红棕色 无色
实验装置
实验现象
热水中红棕色加深;冰水中红棕色变浅
实验结论
体系受热颜色 ,说明 增大,即平衡向 方向移动;体系冷却颜色 ,说明 减小,即平衡向 方向移动
参考答案:
1.D
【详解】A.由盖斯定律可知,反应Ⅲ的焓变△H3=2△H1-△H2=-222 kJ·mol-l,反应为放热熵增反应,对应线条为a,故高温下也能自发进行,A错误;
B.反应Ⅱ为放热熵减的反应,反应在低温下溶液进行,故图中对应于反应Ⅱ的线条是c,B错误;
C.一定温度下,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,对于反应III平衡逆向移动,O2浓度增大,导致CO浓度减小,对于反应II是CO浓度减小导致的变化大于压强的影响,故氧气浓度增加,C错误;
D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应,对应线条为b;一定压强下,随着温度的升高,,三个平衡逆向移动,反应Ⅱ焓变绝对值更大,受温度影响更大,故二氧化碳减小,一氧化碳增加,气体中CO与CO2的物质的量之比增大,D正确;
故选D。
2.A
【详解】A.∆H>0,升高温度,平衡右移,CH4平衡转化率增大;降低压强,平衡右移,CH4平衡转化率增大;故A正确;
B.∆H>0,降低温度,平衡左移,CH4平衡转化率减小;增大压强,平衡左移,CH4平衡转化率减小;故B错误;
C.∆H>0,升高温度,平衡右移,CH4平衡转化率增大;增大压强,平衡左移,CH4平衡转化率减小;故C错误;
D.∆H>0,降低温度,平衡左移,CH4平衡转化率减小;降低压强,平衡右移,CH4平衡转化率增大;故D错误;
故选A。
3.B
【详解】曲线Ⅰ与Ⅱ相比,压强相同时降低温度,φ(P)增大,则表明平衡正向移动,所以正反应为放热反应;
曲线Ⅱ与Ⅲ相比,温度相同时减小压强,φ(P)增大,表明平衡正向移动,则反应物气体分子数小于生成物气体分子数,所以L是气体;
答案选B。
4.B
【详解】A.化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大,例如合成氨反应中增大氮气浓度,平衡正向进行,氮气转化率降低,故A错误;
B.该实验要求开始时温度相同,然后改变温度,探究温度对反应速率的影响,应先分别水浴加热硫代硫酸钠溶液、硫酸溶液到一定温度后再混合,若是先将两种溶液混合后再用水浴加热,随着热量的散失,测得的反应速率偏低,故B正确;
C.催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡状态,因此不能用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因,故C错误;
D.在恒温恒容条件下,可逆反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡后,再充入PCl5(g),相当于增大压强,平衡逆向进行,重新建立平衡,则PCl5(g)的转化率减小,故D错误;
故选B。
5.C
【详解】A.该反应是反应前后气体分子数减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,不利于甲醇的生成,故A错误;
B.由图示能量变化分析,反应物总能量大于生成物总能量,所以生成甲醇的反应为放热反应,升高温度反应向逆反应方向进行,故B错误,
C.由图示能量变化分析,反应物总能量大于生成物总能量,所以生成甲醇的反应为放热反应,降低温度,反应向正反应方向进行,二氧化碳的物质的量减少,甲醇的物质的量增加, 增大,故C正确;
D.使用催化剂,降低反应活化能,加快反应速率,但不能改变平衡状态,故D错误;
故选:C。
6.B
【详解】A.气体的溶解度随压强增大而增大,常温下时打开汽水瓶时,瓶内的压强减小,因此瓶内的CO2会从瓶中逸出,可以用勒夏特列原理解释,故A不符合;
B.H2和I2反应H2(g)+I2(g)2HI(g),减小压强增大容器的体积,组分浓度减小,则气体颜色变浅,但减小压强平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,故B符合;
C.Cl2溶于水:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,NaCl完全电离出Na+和Cl-,增加c(Cl-),使平衡向逆反应方向进行,可以用勒夏特列原理解释,故C不符合;
D.合成氨气:N2(g)+3H2(g) NH3(g),增大压强,平衡向正反应方向进行,可以用勒夏特列原理解释,故D不符合;
故选B。
7.A
【分析】由题干信息可知,平衡时测得C的浓度为0.50mol⋅L−1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的二倍,再达平衡时,测得C的浓度为0.30mol⋅L−1,说明减小压强,平衡正向移动,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,平衡正向移动,故B的转化率增大,A正确;
B.由分析可知,平衡向正反应方向移动,B错误;
C.由分析可知,减小压强,平衡正向移动,故正反应为气体体积增大的方向,即m+n D.由分析可知,平衡正向移动,故C的体积分数增大,D错误;
故答案为:A。
8.D
【分析】容器乙中加入2mol N2O4等效于在相同条件下反应物投入量为4molNO2,容器乙中起始反应物物质的量为容器甲的2倍,容器乙相当于在容器甲达到平衡后增大压强,将容器的体积缩小到原来的一半,增大压强反应速率加快,则v1< v2,增大压强平衡向正反应方向移动,平衡时c2>2c1,p2<2p1,α1(NO2)+ α2(N2O4)<1,x+0.5y
α3(NO2),K1>K3,据此分析解答。
【详解】A.根据分析可知,K1>K3,p2<2p1,而p3>p1,所以p2<2p3,故A错误;
B.根据分析可知,v1<v3,x+0.5y C.根据分析可知,v1<v2,c2>2c1,故C错误;
D.c2<2c1,c3<c1,则c2>2c3;容器丙相当于在容器甲达到平衡后升高温度,平衡逆向移动,则平衡时α1(NO2)+ α3(N2O4)>1,故D正确;
答案选D。
9.B
【详解】A.根据图1所示可知反应进行的前3 min内,X的浓度减小了△c(X)=2.0 mol/L-1.4 mol/L=0.6 mol/L,则用X表示的化学反应速率v(X)=,A错误;
B.根据图示可知:在反应过程中X、Y浓度减小,Z浓度增加,反应进行到3 min时三种物质都存在,且它们的浓度不再发生变化,说明该反应是可逆反应,其中X、Y是反应物,Z是生成物,在前3 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化分别是0.6 mol/L、0.2 mol/L、0.4 mol/L,三种物质的变化变化的比为3:1:2,故反应方程式可表示为3X(g)+Y(g)2Z(g),B正确;
C.在其它条件不变时,温度升高,化学反应速率加快,达到平衡所需时间缩短。根据图2可知温度:T2>T1。升高温度,Y的体积分数减少,说明升高温度,化学平衡正向移动,导致反应的化学平衡常数K增大,C错误;
D.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,反应达到平衡所需时间缩短,但各种物质的含量不变,说明化学平衡不移动。由于反应3X(g)+Y(g)2Z(g)是反应前后气体体积改变的反应,则改变的条件应该是使用了催化剂,而不可能是增大体系的压强,D错误;
故合理选项是B。
10.B
【分析】根据勒夏特列原理结合图象可知,温度升高,二氧化硫转化率下降,平衡逆向移动,说明反应为放热反应,该反应△H<0;
【详解】A.温度升高,二氧化硫转化率下降,平衡逆向移动,说明反应为放热反应,该反应△H<0,A正确。
B.反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,二氧化硫转化率升高,故p1=5Mpa、p2=2.5Mpa、p3=0.5MPa,B错误。
C.由图象可知,在5.0MPa、550℃时的α=97.5%,C正确。
D.压强越大反应速率越快,500℃时,p1比p2压强大,反应速率快,D正确。
故选B。
11.(1) > >
(2) 使用催化剂
【详解】(1)根据先拐先平衡,如图1T1>T2,温度高C的百分含量也大,所以升温平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,故答案为:>;>;
(2)①t8后,正逆反应速率同等程度增大,反应前后气体体积不相同,只能是使用了催化剂,故答案为:使用催化剂;
②t4时降压,则逆反应速率瞬间变小后逐渐增大,平衡正向移动,t5时达到平衡逆反应速率不变,t6时增大反应物的浓度,逆反应瞬间没变,但随后速率也会慢慢增加,所以请在图2中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系线如图:,故答案为:
12. 不移动 不变 逆向移动 增大 不移动 不变 正向移动 增大
【详解】(1)由CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0反应可知,C是固体,达到平衡后,若增加C,化学平衡不移动,二氧化碳浓度不变。故答案:不移动;不变。
(2)由CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0反应可知,当其他条件不变时,缩小反应容器的容积,增大体系压强,平衡向气体体积减小的方向进行,故减小密闭容器的容积,保持温度不变,平衡逆向进行,二氧化碳浓度增大。故答案:逆向移动;增大。
(3) 氮气是“惰性气体”,加入氮气,保持密闭容器的容积和温度不变,体系总压增大,气体分压不变,平衡不移动,c(CO2)不变。故答案:不移动;不变。
(4)由CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0反应可知,保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡向吸热方向移动,即向正反应方向移动,c(CO)增大,故答案:正向移动;增大。
13.(1)向正反应方向移动
(2)向逆反应方向移动
(3)不移动
(4)不移动
(5)固体表面积
(6)催化剂
(7)浓度
(8)温度
(9)反应物本身的性质
【详解】(1)对于反应,由勒夏特列原理,该反应,为吸热反应,升高温度,平衡向吸热方向进行,所以向正反应方向移动,故填向正反应方向移动;
(2)该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向着气体体积减小的方向移动,所以增大压强,该反应向逆反应方向移动,故填向逆反应方向移动;
(3)C为固体,平衡后改变固体或纯液体的量平衡不移动,所以加入C,平衡不移动,故填不移动;
(4)加入催化剂,正逆反应速率改变程度一致,平衡不移动,所以加入催化剂,平衡不移动,故填不移动;
(5)石灰石煅烧时要粉碎成细小的矿粒,改变了固体表面积,使比表面积增大,反应速率加快,影响因素为固体表面积,故填固体表面积;
(6)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2,在二氧化锰催化作用下,降低了反应的活化能,反应速率加快,很快产生气体,二氧化锰作为催化剂,所以影响因素为催化剂,故填催化剂;
(7)0.1mol·L-1的盐酸和1mol·L-1的盐酸中氢离子浓度不同,所以与石灰石反应的速率不同,浓度越大,单位体积内有效碰撞概率增大,反应速率加快,影响因素为浓度,故填浓度;
(8)夏天温度高,食品被氧化的速率加快,滋生细菌,易发生霉变,冬天温度低,食品被氧化的速率减慢,不易霉变,其影响因素为温度,故填温度;
(9)锌粒与镁粒的活泼性不同,镁比锌活泼,所以同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒与镁粒,加入镁粒的反应速率快,影响因素为反应物本身性质,故填反应物本身性质。
14.(1) 增大 不变
(2)反应③消耗了反应②中的产物水,使反应②的化学平衡向正向移动,从而提高CH3OCH3的产率
(3)c
(4) 温度低于240℃时,CO的转化率随温度升高而增大,温度高于240℃时,CO的转化率随温度升高而减小 较低温度时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大,在较高温度时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡逆向移动,CO的转化率减小
【详解】(1)根据总反应方程式分析,增大压强,平衡正向移动,CH3OCH3的产率增大,由于温度未变,因此平衡常数将不变;
(2)新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是反应③消耗了反应②中的产物水,根据勒夏特列原理,反应②的化学平衡向正向移动,从而提高CH3OCH3的产率;
(3)a.气体密度ρ=,气体质量不变,容器体积不变,不管是否平衡,密度始终不变,a错误;
b.反应速率之比存在关系:3υ(CO)生成=υ(CO2)消耗,一个正向反应,一个逆向反应,但速率之比不等于计量系数之比,b错误;
c.反应达到平衡后,各组分浓度不变,因此反应物与生成物的物质的量浓度之比保持不变,c正确;
d.若投料量之比为不是1:1,消耗的量始终是1:1,则剩余的量之比不是1:1,d错误;
故选c;
(4)根据图中信息分析,开始温度低,反应速率较慢,还未达到平衡,随着温度升高,速率加快,到240℃,转化率达到最大值,后来温度升高,速率加快,由于该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动了,转化率降低,因此CO转化率随温度变化的规律是温度低于240℃时,CO的转化率随温度升高而增大,温度高于240℃时,CO的转化率随温度升高而减小;其原因是较低温度时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大,在较高温度时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡逆向移动,CO的转化率减小。
15. 60% > < 减小 CE
【详解】(1)①
解x=0.6mol,氮气的转化率为=60%;
②若向该容器中再加入1mol N2和3mol H2,压强增大,平衡正向移动,转化率增大,则a2>a1;
(2)①已知2NO(g)+O(g)=2NO(g)是正方向体积减小的反应,增大压强平衡正移,则NO的转化率会增大,由图可知P2时NO的转化率大,则P2时压强大,即P1②根据平衡常数分析,该反应的平衡常数K的表达式为,由图象可知,随着温度的升高,NO的转化率减小,说明升高温度平衡逆移,则该反应正方向是放热反应,所以升高温度平衡常数K减小;
③A.使用高效催化剂能增大速率,但不影响平衡,不影响转化率,错误;
B.保持容器体积不变加入惰性气体,速率不变,转化率不变;
C.保持容器体积不变加入O2,增加反应速率,平衡正向移动,提高一氧化氮的转化率;
D.降低温度,反应速率减慢,平衡逆向移动;
E.压缩容器体积,相当于加压,反应速率增加,平衡正向移动;
故选CE满足条件;
(3)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483kJ/mol,②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67kJ/mol,由盖斯定律可知,①×2-②得到热化学方程式:。
16. ad 变小 变小 ,t-达到平衡所需的时间(单位:s,可自定) bc
【分析】(1)当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,由此衍生的一些物理量不变,可以此判断是否得到平衡状态;
(2)升高温度平衡向吸热反应方向移动,根据M=判断平均式量变化;
(3)根据v=计算二甲醚的平均反应速率,再根据氢气和二甲醚的关系式计算氢气的反应速率;
(4)该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,结合外界条件对平衡状态的影响分析解答。
【详解】(1)a.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变时,说明该反应达到平衡状态,故a正确;
b.无论反应是否达到平衡状态,单位时间内有2molH2消耗时有1molH2O生成,所以不能说明该反应达到平衡状态,故b错误;
c.混合物的质量不变,容器的体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,容器中气体密度始终不变,故c错误;
d..该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当容器中气体压强不再改变时,该反应达到平衡状态,故d正确;
答案选ad;
(2)根据温度和K之间的关系图知,当升高温度时,K减小,说明该反应向逆反应方向移动,则二甲醚产率减小,平衡向逆反应方向移动,则气体的物质的量增大,质量不变,则其平均摩尔质量减小,所以其平均式量减小;
(3)根据v=知,二甲醚的平均反应速率==0.005/t mol/(L·s),根据二甲醚和氢气的关系式知,氢气的平均反应速率=0.005/t mol/(L·s)×6=0.03/t mol/(L·s),t为达到平衡所需的时间(单位:s,可自定);
(4)a.使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动,故a错误;
b.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大体系压强平衡向正反应方向移动,所以能提高二氧化碳的转化率,故b正确;
c.及时除去生成的H2O,平衡向正反应方向移动,所以能提高二氧化碳的转化率,故c正确;
d.增加原料气中CO2的比例,平衡向正反应方向移动,但二氧化碳的转化率减小,故d错误;
答案选bc。
17. -111 < H2+N2O=N2+H2O
【详解】(1)根据反应热=反应物键能总和-生成物键能总和分析,2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)∆H=630×2+243-2×(200+607)=-111kJ•mol-1。
(2)在一个恒容密闭容器中充入2molNO和1molCl2(g)发生(1)中的反应,在温度分别为T1℃、T2℃时测得NO的物质的量(单位:mol)与时间的关系如表所示:
t/min
温度/℃
0
5
8
13
T1
2
1.5
1.3
1.0
T2
2
1.15
1.0
1.0
①升温速率加快分析, T1②
,解P=,则该反应的平衡常数Kp= ;
(3)从图分析,氢气和一氧化氮为反应物,氮气和水为生成物,所以Ir表面发生反应的化学方程式为:H2+N2O=N2+H2O。
18. 吸热 Q1-Q2 K1/k2 吸热 D,E
【详解】(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热;
(2)Ⅰ.已知:①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g);
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g);
利用盖斯定律将①-②可得:③H2(g)+CO2(g)⇌CO(g)+H2O(g),故Q3=Q1-Q2;
已知:①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g);
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g);
利用盖斯定律将①-②可得:③H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g);
则K3==K1/k2 ;
依据图表平衡常数数据分析,温度升高K1/k2 增大,说明平衡正向进行,反应是吸热反应;
Ⅱ.H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)反应是吸热反应,反应前后气体体积不变,要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,则:A.缩小反应容器容积实质增大压强,反应前后气体体积不变,平衡不动; 故A不符合;B.反应是吸热反应,降低温度,平衡向放热反应方向进行,平衡逆向进行,故B不符合;C.使用合适的催化剂,催化剂只改变反应速率,不改变平衡,故C不符合;D.设法减少CO的浓度,减少生成物浓度平衡正向进行,故D符合;E.反应是吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向进行,平衡正向进行,故E符合;答案为DE。
19.(1) 减小 < 增大 >
(2) 吸热 放热 放热 吸热
【详解】(1)①根据化学反应方程式,该反应的化学平衡常数,升温化学平衡向逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,因此减小,升温平衡向吸热方向移动,逆方向为吸热方向,故反应为放热反应,。
②根据反应化学方程式,该反应的化学平衡常数,升温化学平衡向正向移动,生成物浓度增大,反应物浓度减小,因此增大,升温平衡向吸热反应方向移动,故该反应为吸热反应,。
(2)①升高温度,平衡向吸热方向移动,如K值增大,说明平衡向正向移动,正反应为吸热反应;如K值减小,说明平衡向逆向移动,逆反应为吸热反应, 则正反应为放热反应。
②降低温度,平衡向放热反应移动,如K值增大,说明平衡向正向移动,正反应为放热反应;如K值减小,说明平衡向逆向移动,逆反应为放热反应,则正反应为吸热反应。
20.(1) 增加反应物的浓度
(2) > 不变 x:y >
【详解】(1)t2时刻改变条件后,正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,图像为连续的,改变的条件是增大反应物浓度;该反应正向气体分子数减少,增大压强,平衡正向移动,正逆反应速率均增大,图像不连续,正反应速率大于逆反应速率,故图像为:;
(2)压强相同时,升高温度,A的转化率降低,该反应为放热反应。x+y>z,则正向气体分子数减少,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大,故p1>p2;催化剂不影响平衡,转化率不变;当投料比为系数比时,达到平衡时产物的体积分数最大,故投料比为x:y;该反应为放热反应,压强相同时,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低,故T1K2。
21.(1) d
(2) 温度过低,反应速率过慢 易升华 使物质混合均匀,散热、让气体逸出
(3)活性炭过滤,向滤液中依次加入过量的溶液、溶液并过滤,在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5,滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液,将浓缩溶液经离心分离除去液体,将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯
【详解】(1)①由已知①②可得,答案:;
②由已知③可得,答案:;
③a.增大固体表面积,可以提高反应速率,a 可以加快反应;
b. I-(aq)与I2(S)反应形成I(aq),使固体I2溶解性增加,导致浓度增加,使与NaHCO3溶液反应的反应速率加,b可以加快反应;
c.升高温度反应速率加快,c可以加快反应;
d.加大高纯水的用量会降低离子的浓度,导致反应速率降低,d不可以加快反应;
故答案:d。
(2)①温度过低,反应速率过慢;
②温度高于60℃碘单质会升华,答案:易升华;
③整个实验过程中都需要开动搅拌器可以使混合物混合均匀充分接触、由已知可知两个反应均为放热反应,搅拌有助于散热、且使生成的气体逸出,答案:使物质混合均匀,散热、让气体逸出;
(3)溶液先经过活性炭过滤,向滤液中依次加入过量的溶液来除去硫酸根离子、溶液除去过量的并过滤,在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5,滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液,将浓缩溶液经离心分离除去液体,将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯,答案:活性炭过滤,向滤液中依次加入过量的溶液、溶液并过滤,在滤液中加入HI溶液并用pH计测定大约为6.5,滤液经减压蒸馏后得到浓缩溶液,将浓缩溶液经离心分离除去液体,将干燥后的碘化钠粉体置于无水酒精中进行重结晶提纯。
22. 0.013 1.0 催化剂 > > > 40%
【详解】(1)在实验1中,反应在10至20min时间内A的平均速率为V===0.013mol•(L•min)-1;
(2)反应经20minA的浓度不再改变,说明达到平衡,较其他实验达到平衡时间最短,故使用了合适的催化剂,起始浓度c2=1.0mol/L;
(3)在实验1中,反应在10至20min时间内平均速率为V===0.013mol•(L•min)-1;在实验3中,反应在10至20min时间内平均速率为V===0.015mol•(L•min)-1,故v3>v1,实验1的其实浓度为1.0mol/L,由平衡时浓度可知在实验3的起始浓度大于1.0mol/L;
(4)由实验1和实验4可知,在实验1的基础上平衡正向移动,说明为升高温度,即T>800℃;若A、B、D均为气体,此时平衡时总物质的量浓度为1mol/L,A的变化浓度为0.8mol/L,则B的平衡浓度为0.4mol/L,平衡时B的体积分数为×100%=40%。
23. 加深 c(NO2) 逆反应 变浅 c(NO2) 正反应
【解析】略
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