化学苏教版 (2019)第二单元 化学反应的方向与限度达标测试
展开一、单选题
1.在催化剂作用下,向容积为1L的容器中加入1mlX和3mlY,发生反应:,平衡时和反应10min时X的转化率α(X)随温度的变化分别如曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法正确的是
A.使用更高效的催化剂,可以使b点移动到d点
B.bc段变化可能是由于升高温度平衡逆向移动
C.0~10min的平均反应速率:
D.保持温度和体积不变,向d点体系中再充入1mlX,再次达平衡时
2.硫酸是重要的化工原料,工业上由硫或硫铁矿通过反应可得,催化氧化生成,再用浓硫酸吸收得发烟硫酸(),发烟硫酸与水反应可得硫酸。“热化学硫碘循环分解水”是一种利用硫酸、碘等来获取氢能源方法。以太阳能为热源,“热化学硫碘循环分解水”的反应过程如下:
反应1:
反应2:
反应3:
下列说法不正确的是
A.该过程实现了将太阳能转化为化学能
B.该条件下反应3能自发进行,其
C.升高温度可使上述三个反应的化学平衡常数都增大
D.热化学硫碘循环分解水的总反应为
3.氯气用途广泛,但在使用时,一般会产生氯化氢,工业上可用O2将HCl转化为Cl2,以提高效益,减少污染,反应为:O2(g)+4HCl(g)⇌2Cl2(g)+2H2O(g)+QkJ(Q>0)。对该反应达到平衡后,以下分析正确的是
A.增加n(HCl),逆反应速率先减小后增大
B.体积不变加入稀有气体,对正反应的反应速率影响更大
C.压强不变加入稀有气体,对正反应的反应速率影响更大
D.如果平衡常数K值增大,对正反应的速率影响更大
4.在3种不同条件下,分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 ml A和1 ml B,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g) ΔH=Q kJ·ml-1。相关条件和数据见下表:
下列说法正确的是
A.K3<K2=K1
B.实验Ⅱ可能压缩体积
C.实验Ⅰ达平衡后容器内的压强是实验Ⅲ的
D.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 ml A和1 ml D,平衡正向移动
5.已知某温度下:
反应①的平衡常数为K1;
反应②的平衡常数分别为K2;
反应③的平衡常数为K3;
则下列说法正确的是
A.
B.
C.对于反应①,恒温恒容下,增加CO的量,平衡常数K1增大
D.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
6.与是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应: ,,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是
A.与在排入大气之前未反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂,可以增大K,使尾气排放达到标准
7.反应的平衡常数,反应平衡常数,则,的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)
A.B.C.D.
8.在一密闭容器中,对于可逆反应,下列能正确表示该反应的平衡常数表达式的是
A.B.
C.D.
9.在一密闭容器中,存在可逆反应,该反应的平衡常数表达式为
A.B.
C.D.
10.向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应:,测得部分物质的物质的量浓度与时间关系如图1所示,在催化下反应机理与能量变化如图2所示。
下列说法正确的是
A.时,表明反应达到平衡
B.时改变某种条件,重新达到平衡后,该反应的化学平衡常数一定减小
C.投料改为和,的平衡体积分数增大
D.寻找合适催化剂降低阶段②活化能,能有效提高的平衡转化率
二、填空题
11.已知CO和H2在催化剂作用下合成甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ/ml,反应的化学平衡常数K表达式为 ;下图中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
12.回答下列问题:
(1)容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压(p)下发生反应C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+137 kJ·ml-1,乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)硫酸是一种重要的基本化工产品。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) ΔH=-98 kJ·ml-1。将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为 ,平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
13.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),不同温度下达到平衡时,反应体系中各物质的浓度如下表:
(1)该反应的平衡常数表达式为K= ,正反应为 反应(填放热、吸热)。
(2)能判断该反应是否已达到化学平衡状态的依据是
a.容器压强不变 b.c(CH4)=c(H2O)
c.v正(CH4)=v逆(H2) d .混合气体中c(CO)不变
氮化铝是共价键化合物,高碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为(未配平):
Al2O3(s)+C(s)+N2(g)→AlN(s)+CO(g) ……①
某氮化铝样品中含有氧化铝杂质.已知氮化铝和NaOH溶液能反应,并产生氨气,其反应方程式为:AlN+NaOH+H2O→NaAlO2+NH3↑……②,
氧化铝也能与氢氧化钠溶液反应而全部溶解……③
(3)配平化学化学方程式①: Al2O3(s)+ C(s)+ N2(g)→ AlN(s)+ CO(g)
(4)反应②中产生气体的检验方法为 ;
反应③的离子方程式 。
14.在2L密闭容器中,起始投入4mlN2和6mlH2在一定条件下生成NH3,平衡时仅改变温度测得的数据如表所示(已知:T1
(2)在T2下,经过10s达到化学平衡状态,则平衡时H2的转化率为 。若再同时增加各物质的量为1 ml,该反应的平衡v正 v逆,(>或=或<)平衡常数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)下列能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器内气体压强不变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 D.c(H2)=c(NH3)
15.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)= C O(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K =
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分)
a.容器中压强不变 b.混合气体中c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
16.工业催化剂是翠绿色晶体,在时,分解为。实验室由草酸亚铁晶体、草酸钾、草酸和双氧水混合制备。请回答下列问题:
(1)写出的电子式: 。
(2)配平该方程式:
___________________
(3)制备过程中要防止草酸被氧化,请写出草酸被氧化的化学方程式: 。
(4)配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量,如,其稳定常数表达式为。已知,,能否用溶液检验中的铁元素 (填“能”或“否”)。若选“否”,请设计检验铁元素的方案: 。
17.浓硫酸有许多重要的性质,工业上可以通过硫铁矿(主要成分是FeS2)制取。
(1)硫原子核外电子占有 种能量不同的轨道。H2SO4属于 晶体。
(2)非金属性:S O(选填“>”、“<”或“=”)。试用一个实验事实说明 。
(3)接触法制硫酸工业中,其主要反应在450℃并有催化剂存在下进行:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+190kJ该反应的平衡常数表达式是K= ,该反应450℃时的平衡常数 500℃时的平衡常数(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)在一个固定容积为10L的密闭容器中充入0.40ml SO2和0.20 O2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO3 0.36ml,则v(SO2)= ml··min;若继续通入0.40ml SO2和0.20ml O2,则平衡 移动(选填“向正反应方向”、“向逆反应反向”或“不”)。
(5)该热化学方程式的意义是 。
18.在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
回答下列问题:
(1)该反应化学平衡常数的表达式:K= ;
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应;
(3)下列说法中不能说明该反应达平衡状态的是
A、容器中压强不变
B、混合气体中c(CO)不变
C、混合气体的密度不变
D、V正(H2)=V逆(H2)
E、单位时间内生成CO2的分子数与生成H2O的分子数相等
(4)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时的温度为 ℃。
19.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g),其化学平衡常数 K 和温度T的关系如下表:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式为 ,该反应为 (填“吸热”或“放热”)
(2)能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是 (填字母)。
A.混合气体的密度不变
B.容器中压强不变
C.容器中 CO2、H2、CO、H2O的浓度之比为1:1:1:1
D.1 ml H—H 键断裂的同时断裂 2 ml H—O 键
E.混合气体中c(H2)保持不变
(3)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 (填字母)。
a.及时分离出 CO 和 H2O b. 升高温度
c.增大压强 d. 选择高效的催化剂
(4)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1 ml CO2和1 ml H2充分反应达平衡时,CO2平衡浓度为0.25 ml/L,则平衡时 CO2的转化率为 ,试通过计算判断此时的温度为 ℃。
(5)在830℃时,向2L的密闭容器中,充人2ml CO2、2 ml H2和2 ml H2O,则达到平衡时,混合物中 CO2的物质的量分数可能是 (填字母)。
A.16.67% B.22.2% C.33.3% D.36.8%
20.化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
(1)已知Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如表(所取溶液体积均为2mL):
①上述实验中溶液最先变浑浊的是 (填实验编号,下同)。
②控制变量是科学研究的重要方法,为探究浓度对化学反应速率的影响,应选择
(2)在10 L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
请回答:
①该反应的化学平衡常数表达式为K = 。
②该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
③能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
④某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
三、实验探究题
21.某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3+,草酸被氧化成CO2。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
在25℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,实验设计表如下:
测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。
(1)在K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O+H2O2CrO+2H+,其平衡常数表达式K= 。
(2)实验设计表中a= 。
(3)上述反应中参加反应的Cr2O与草酸的物质的量之比 。
(4)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= ml/(L•min)(用代数式表示)。
(5)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;假设二: ;假设三: ;……
(6)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定)
22.某化学项目式学习小组在探究AgNO3溶液与KI溶液的反应时,认为可以发生反应:
i.Ag++I-=AgI(复分解反应)
ii.2Ag++2I-=2Ag+I2↓(氧化还原反应)
对此设计实验探究及进行证据推理如下:
I.实验探究:
(1)实验方案[1]:
(2)实验方案[2]:
①盐桥内溶质可选用 。
a.K2SO4 b.Fe(NO3)3 c.NH4NO3 d.KCl
②左侧石墨为 极,其电极反应式为 。
③通过实验发现电流计指针发生偏转,说明发生了反应ii,可知右侧烧杯的现象为: 。
Ⅱ.证据推理:通过计算两个反应的平衡常数判断反应的可能性。
查阅文献:AgI的溶度积常数Ksp(AgI)=8.5×10-17;
氧化还原反应的平衡常数与标准电动势(Eθ)有关,lgK=,z表示氧化还原反应转移的电子数,为氧化型电极电势,为还原型电极电势。Eθ[Ag/Ag+]=0.79V,Eθ[I2/I-]=0.54V;
(3)复分解反应反应i的平衡常数为 。
(4)氧化还原反应反应ii平衡常数为 。
Ⅲ.得出结论:
(5)通过实验探究及证据推理可知AgNO3溶液与KI溶液混合时主要发生复分解反应,其原因可能是:
23.Ⅰ. 已知:
K1=a
K2=b
K3=c
(1)若某反应的平衡常数表达式为,请根据以上反应写出此反应的热化学方程式 。该反应的K= (用a、b、c表示)
Ⅱ.利用如图装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取硫酸倒入小烧杯中,测出硫酸温度;
②用另一量筒量取溶液,并用另一温度计测出其温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测出混合液的最高温度。
回答下列问题:
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母序号,下同)。
A. 沿玻璃棒缓慢倒入 B. 分三次少量倒入 C. 一次迅速倒入
(3)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(4)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 。
a. 用温度计小心搅拌
b. 揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
c. 轻轻地振荡烧杯
d. 用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(5)实验数据如表:
①反应后溶液的比热容,硫酸溶液和氢氧化钠溶液密度近似为,依据该学生的实验数据计算,温度差平均值为 ℃,该实验测得的中和热= (保留一位小数)。
②该实验测得的中和热与理论值有偏差,其原因可能是 。
a. 用量筒量取硫酸溶液仰视读数
b. 大烧杯上硬纸板没盖好
c. 大、小烧杯体积相差较大,夹层间放的碎泡沫塑料较多
d. 测量完硫酸溶液温度的温度计直接用来测NaOH溶液的温度
(6)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钡溶液分别和的稀硫酸恰好完全反应,其反应热分别为、,则 (填“>、<或=”)。
实验编号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
n(D)平衡/ml
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
温度
CH4(g)
H2O(g)
CO(g)
H2(g)
500K
0.8ml/L
0.8ml/L
0.2ml/L
0.6ml/L
800K
0.6ml/L
0.6ml/L
0.4ml/L
1.2ml/L
1000K
0.4ml/L
0.4ml/L
0.6ml/L
1.8ml/L
温度/K
平衡时NH3的物质的量/ml
T1
3.6
T2
2
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
实验编号
温度/℃
c(Na2S2O3)/ml·L-1
c(H2SO4)/ml·L-1
Ⅰ
25
0.1
0.1
Ⅱ
25
0.2
0.1
Ⅲ
50
0.2
0.1
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
验编号
初始pH
废水样品体积/mL
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
a
20
实验方案
预期实验结果和结论
用等物质的量的 代替实验①中的铁明矾,控制其他条件与实验①相同,进行对比实验
装置图
实验步骤及现象
将1mL1ml/LKI溶液滴入1mL1ml/LAgNO3溶液中,出现黄色沉淀,说明发生了反应i.继续滴入 (填试剂), (填现象),说明未发生反应ii。
装置图
实验步骤及现象
取2个洁净的烧杯,分别加入20mL1ml/LAgNO3溶液与KI溶液,插入石墨电极与盐桥,组成原电池装置,电流计指针发生偏转,观察右侧烧杯出现的现象。
温度
实验次数
起始温度t℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/ ℃
平均值
1
26.2
26.0
26.1
29.5
2
27.0
27.4
27.2
32.3
3
25.9
25.9
25.9
29.2
4
26.4
26.2
26.3
29.8
参考答案:
1.A
【详解】A.b点为400℃,反应10min时X的转化率还未达到平衡,若使用高效催化剂,反应速率增大,相同时间X的转化率增大,对应点在b点之上,但催化剂不影响平衡,故转化率不会大于d点,A正确;
B.bc段反应未达到平衡,不是升高温度平衡逆向移动造成的,可能是温度升高,催化剂失活,反应速率减小,B错误;
C.0~10min,X的转化量a、c点相同,由,得,C错误;
D.d点已达平衡状态,体系中,只有X是气体,温度不变,故K值不变,即,D错误;
故选A。
2.C
【详解】A.以太阳能为热源,“热化学硫碘循环分解水”,因此该过程实现了将太阳能转化为化学能,故A正确;
B.该条件下反应3: ,根据ΔG =ΔH-ΔS<0,反应能自发进行,则,故B正确;
C.反应1是放热反应,升高温度,平衡向吸热反应移动即逆向移动,则化学平衡常数都减小,故C错误;
D.根据反应1、反应2、反应3得到热化学硫碘循环分解水的总反应为,故D正确。
综上所述,答案为C。
3.C
【详解】A.增加n(HCl),平衡正向移动,逆反应速率增大,A错误;
B.体积不变加入稀有气体,参与反应各物质的浓度不变,平衡不移动,正逆反应速率不变,B错误;
C.压强不变加入稀有气体,则体积变大,相当于对原平衡体系减压,则平衡逆向移动,所以正反应的反应速率下降的更多,对正反应的反应速率影响更大,C正确;
D.如果平衡常数K值增大,即平衡正向移动,即正反应速率大于逆反应速率,由于该反应为放热反应,所以要降低温度,所以逆反应速率下降的要比正反应速率多,对逆反应速率的影响更大,D错误;
答案选C。
4.A
【详解】A.根据表格数据,升高温度到750℃,n(D)减小,平衡逆向移动,K 3
C.实验Ⅲ与实验Ⅰ温度不同,所以压强不是物质的量比,C错误;
D.实验Ⅲ的反应三段式:
平衡常数K3= ,恒温下平衡常数值不变,再向容器中通入1 ml A和1 ml D,A的浓度变为1ml/L,D的浓度变为1ml/L,体系浓度商Q == K3,所以平衡不移动,D错误;
故答案选A。
5.B
【详解】A.化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则①的平衡常数K1=,故A错误;
B.反应方程式③=①﹣②,所以反应③的平衡常数K=,故B正确;
C.温度不变,平衡常数K不变,因此对于反应①,恒温恒容下,增加CO的量,平衡常数K1不变,故C错误;
D.对于反应③,恒容时升高温度,氢气浓度减小,则平衡逆向移动,逆方向为吸热反应,正方向为放热反应,则该反应的焓变为负值,故D错误;
答案选B。
6.A
【详解】A.根据已知信息,对于反应,存在平衡常数,说明该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故A正确;
B.该反应为分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,但是平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故B错误;
C.根据题意,该反应,为放热反应,升高温度,反应速率增大,平衡逆向移动,平衡常数减小,故C错误;
D.催化剂只能加快反应速率,对平衡常数无影响,故D错误;
故选A。
7.C
【详解】化学平衡常数表达式是用生成物浓度幂的积比反应物浓度幂的积,则反应的平衡常数=,反应平衡常数=,则,故C正确,答案选C。
8.D
【详解】根据平衡常数的定义,固体或者纯液体不计入平衡常数的表达式中,所以可逆反应的平衡常数表达式为,故选D。
9.C
【详解】根据反应,可得反应的平衡常数表达式为。
故选C。
10.C
【分析】该反应为,由图2可知,生成物的总能量低于反应物的总能量,因此该反应为气体体积减小的放热反应。由图1可知,时改变某种条件,X2浓度逐渐增大至不再改变,改变的条件可能是减小Y2浓度或增大XY3浓度或升高温度,据此分析解答。
【详解】A.X2和Y2的起始量和转化量之比相等均为1:3,则反应从开始到平衡过程中始终有,即,所以当时,反应不一定达到平衡,故A错误;
B.由图1可知,时改变某种条件,重新达到平衡后,X2浓度逐渐增大至不再改变,改变的条件可能是减小Y2浓度或增大XY3浓度或升高温度,若是浓度因素的影响,则平衡常数不变,故B错误;
C.投料改为和,为原投料量的2倍,恒温恒容条件下等同于加压,平衡向正反应方向移动,则的平衡体积分数增大,故C正确;
D.催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,但不能使平衡发生移动,不能提高的平衡转化率,故D错误;
答案选C。
11. K= a 反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小
【详解】根据化学平衡常数的书写要求可知,平衡常数=生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,故反应的化学平衡常数为K=;反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故曲线a符合要求。
12.(1)×p
(2) p
【分析】(1)
设起始时C2H6和H2的物质的量均为1 ml,根据反应方程式C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)中物质反应转化关系,由于乙烷的平衡转化率为α,所以平衡时各种气体的物质的量n(C2H6)=(1-α)ml,n(C2H4)=α ml,n(H2)=(1+α) ml,气体的物质的量的比等于压强之比,所以平衡时各种气体分压分别是p(C2H6)=;p(C2H4)=;p(H2)=,故该反应的平衡常数Kp=。
(2)
设通入的SO2、O2和N2共100 ml,则n(SO2)=2m ml;n(O2)=m ml;n(N2)=q ml,由于SO2的平衡转化率为a,则反应消耗SO2的物质的量n(SO2)=2ma ml,消耗O2的物质的量n(O2)=ma ml,反应产生SO3的物质的量为n(SO3)=2ma ml,平衡时n(SO2)=2m(1- a) ml,n(O2)=m(1- a) ml,n(SO3)=2 ma ml,平衡时气体总物质的量n(总)=(3m-ma+q) ml,则p(SO2)=;p(O2)=;p(SO3)=;由于3m+q=100,所以p(SO3)==。
根据平衡常数的含义可得Kp= ,将各个压强带入上述公式,整理可得Kp=。
13. c(CO)c(H2)3/c(CH4)c(H2O) 吸热 ad 1Al2O3(s)+3C(s)+1N2(g)→2AlN(s)+3CO(g) 湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝证明有氨气(或用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近,产生白烟,证明有氨气) Al2O3 + 2OH–=2AlO2– +H2O
【详解】(1)本题考查化学平衡常数的计算以及影响化学平衡常数的因素,根据化学平衡常数的定义,K=c3(H2)×c(CO)/[c(CH4)×c(H2O)],当温度等于500K时,K=0.63×0.2/0.82=0.0675,800K时,K=1.23×0.4/0.62=1.92,温度升高,化学平衡常数增大,说明温度升高,平衡向正反应方向移动,即正反应方向是吸热反应;
(2)a、反应前后气体系数之和不相等,因此当压强不变时,说明反应达到平衡,故a正确;b、CH4和H2O的系数相等,开始时如果充入的CO2和H2O的量相同,则反应任何时刻两者浓度都相等,因此c(CH4)=c(H2O)时不能说明反应达到平衡,故b错误;c、用不同物质的反应速率判断达到平衡,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,即3v正(CH4)=v逆(H2) ,故c错误;d、根据化学平衡状态的定义,当组分的浓度不再改变,说明反应达到平衡,故d正确;
(3)根据反应方程式,C的化合价由0价→+2价,化合价升高2价,N的化合价降低,由0价→-3价,N2整体化合价降低6价,最小公倍数为6,然后根据原子守恒配平其他,即反应方程式为Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g);
(4)②中的气体为NH3,检验氨气常利用其水溶液显碱性,即湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝证明有氨气,或者NH3和挥发性酸反应生成白烟,即用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近,产生白烟,证明有氨气;反应③中氧化铝表现两性,即离子反应方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
【点睛】本题考查化学反应原理,本题易错题为(2),易选错b或c,b选项:没有指明开始时通入两者的量,同时应注意两者的化学计量数相等,开始时如果充入的CO2和H2O的量相同,则反应任何时刻两者浓度都相等,因此c(CH4)=c(H2O)时不能说明反应达到平衡,故b项错误;c项:用不同物质的反应速率判断达到平衡,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,v正(CH4)说明反应向正反应方向进行,v逆(H2)说明反应向逆反应方向进行,两者的化学计量数为1和3,即3v正(CH4)=v逆(H2) ,故c错误。
14. > 温度升高,平衡逆向移动,K减小 50﹪ > 不变 BC
【分析】(1)合成氨为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小;
(2)根据方程式利用三段法进行计算;
(3)达到平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,各物质的质量或浓度保持不变,据此进行分析判断。
【详解】(1)合成氨为放热反应, T1
(2)设达到平衡时N2转化了x ml/L,根据三段法有
N2 + 3H2 2NH3
始(ml/L) 2 3 0
转(ml/L) 0.5 1.5 1
平(ml/L) 1.5 1.5 1
平衡时H2的转化率=×100%=50%;平衡常数K==0.2,
若再同时增加各物质的量为1 ml,根据三段法有:
N2 + 3H2 2NH3
始(ml/L) 2 2 1.5
浓度商Qc==0.14
平衡常数只与温度有关,温度不变,K不变;
(3)A. 当2v正(H2)=3v逆(NH3)时才能证明达到平衡状态,A项错误;
B.该反应为非等体积反应,容器内气体压强不变,证明反应达到平衡状态,B项正确;
C. 该反应为非等体积反应,混合气体的平均相对分子质量不再改变,证明反应达到了平衡状态,C项正确;
D.浓度相等并不能证明反应达到平衡状态,D项错误;
答案选BC。
15. K= 吸热 bc
【详解】(1)根据平衡常数的定义可得:K=
(2)分析表中数据可知,平衡常数K随温度t的升高而增大,即升高温度,化学平衡向正反应方向移动,则该反应为吸热反应;
(3)a、这是一个反应前后气体体积不变的反应,所以容器中的压强始终都不变,所以a错误;b、混合气体各组份的浓度保持不变,这是化学平衡状态的特征,所以b正确;c、正逆反应速率相等或者速率之比等于计量系数之比,这是化学平衡状态的本质,所以c正确;d、平衡状态特征之一是各组分的浓度保持不变,并不是浓度相等,所以d不能判断反应已达平衡状态,故d错误。本题正确答案为bc。
16. 2FeC2O4∙2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]∙3H2O 否 取适量晶体加热,将加热后的固体残留物溶解在稀硫酸中,滴加溶液。若溶液呈血红色则晶体中含有铁元素,反之则无
【详解】(1)为共价化合物,其电子式为 ;
(2)由原子守恒可知,该反应的化学方程式为2FeC2O4∙2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]∙3H2O;
(3)草酸被氧化生成水和二氧化碳,该反应方程式为;
(4)因,K值越大,说明生成的配合物越稳定,已知,说明远远比稳定,向溶液中加入溶液,中的不能与反应转化为,也就不能显示血红色,无法验证铁元素;检验铁元素的方案为取适量晶体加热,取固体残留物溶解在稀硫酸中,取上层清液于试管中,滴加溶液,若溶液呈血红色则晶体中有铁元素,反之则无。
17. 5 分子 < 硫化氢水溶液露置于空气中变浑浊等 大于 0.072 向正反应方向 450℃时,2ml气态SO2与1ml气态O2完成反应生成2ml气态SO3时,放出190kJ热量
【详解】(1)基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,每个能级能量不同,因此硫原子核外电子占有5种能量不同的轨道;H2SO4属于分子晶体;
(2)同主族从上到下非金属性减弱,即S的非金属性弱于O,向氢硫酸溶液通入O2,溶液变浑浊,发生2H2S+O2=2S↓+2H2O,说明S的非金属性弱于O,或者硫单质在氧气中燃烧,发生S+O2=SO2,S为还原剂,O2为氧化剂,说明S的非金属性弱于O;
(3)根据平衡常数的定义,该反应平衡常数K=;化学平衡常数只受温度的影响,该反应的正反应方向是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,化学平衡常数减小,即450℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数;
(4)生成SO3的物质的量为0.36ml,根据化学反应速率的数学表达式,v(SO3)==0.072ml/(L·min),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(SO2)=v(SO3)=0.072ml/(L·min);恒容状态下,再充入0.40mlSO2和0.20mlO2,增加反应物浓度,平衡向正反应方向移动;
(5)热化学反应方程式的意义是450℃时,2ml气态SO2与1ml气态O2完成反应生成2ml气态SO3时,放出190kJ热量。
18. 略 吸热 AC 830
【详解】(1)该反应的化学平衡常数K= ;(2)升高温度,化学平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应移动,所以正反应方向是吸热反应; (3)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化。A.该反应反应前后气体计量数不变,无论该反应是否达到平衡状态,容器中压强始终不变,选项A选; B.混合气体中 c(CO)不变时能说明该反应达到平衡状态,选项B不选; C、所有反应物均为气体,反应在恒容条件下进行,故密度始终保持不变,混合气体的密度不变不能说明反应已达平衡状态,选项C选;D.V正(H2)=V逆(H2),同一物质表示的正逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,选项D不选;E.单位时间内生成CO2的分子数与生成H2O的分子数相等,化学计量数相等且为两个方向不同的反应速率相等,为正逆反应速率相等,则反应一定达到平衡状态,选项E不选;答案选AC;(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O),说明平衡常数K=1,所以该温度是830℃。
19. 吸热 DE b 50% 830 B
【详解】(1)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,根据反应 CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g)及化学平衡常数表达式,可得K=, ;平衡常数的大小只与温度有关,升高温度平衡向吸热方向进行,由表中数据可知,温度升高,该反应的化学平衡常数增大,平衡向着正向移动,正向反应是吸热反应.
故答案为 ;吸热;
(2)A.一定体积的密闭容器,且反应前后全部是气体,质量不变,密度任何时候都不变,无法判断无法判断是否达到平衡状态,故A错误;
B.反应前后气体体积不变,压强始终不会变化,所以压强不变,无法判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.浓度相等,不能判断各组分浓度是否不变,无法判断是否达到平衡状态,故C错误;
D.1 ml H—H 键断裂的同时断裂 2 ml H—O 键,也就是消耗1ml氢气的同时消耗2ml水,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态, 故D正确;
E.混合气体中c(H2)保持不变,说明各组分的浓度保持不变,说明达到了平衡状态,故E正确;
故答案为:DE
(3) a.及时分离出 CO 和 H2O ,平衡正向移动,但反应速率减小,故a不符合题意;
b.正反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,且升高温度,反应速率加快,故b符合题意;
c.反应前后气体系数相等,增大压强只能加快反应速率,不能使平衡移动,故c不符合题意;
d.催化剂只能加快反应速率,不能改变平衡,故选择高效的催化剂不能使平衡正向移动,故d不符合题意;
故答案为:b
(4)根据题干中信息可得,,则平衡时 CO2的转化率为,又由于c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O),化学平衡常数K=1,根据表中数据,所以反应温度是830℃,
故答案为:50%;830.
(5)在830℃时,K=1,向2L的密闭容器中,充人2ml CO2、2 ml H2和2 ml H2O,平衡向正反应方向进行,设参加反应的CO2为nml/L,则,则K==1,解得n=,CO2的物质的量为1-=,总物质的量为:3,混合物中 CO2的物质的量分数为;,故答案为:B
【点睛】本题考查化学反应速率和化学平衡的计算,影响化学反应速率和化学平衡的条件,化学平衡状态判断等问题,考查学生的分析问题和解决问题的能力,难度适中。
20.(1) Ⅲ Ⅰ和Ⅱ
(2) 吸热 bc 830
【解析】(1)
①温度越高、浓度越大反应速率越快,所以第Ⅲ组实验反应速率最快,最先变浑浊;
②为探究浓度对化学反应速率的影响,则变量应只有浓度,其他条件都相同,所以应选择第Ⅰ组和Ⅱ组进行探究;
(2)
①根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K=;
②根据表格数据可知温度升高,该反应平衡常数增大,说明升温平衡正向移动,该反应为吸热反应;
③a.该反应前后气体系数之和相等,所以无论是否平衡,压强都不改变,a不符合题意;
b.混合气体中 c(CO)不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,b符合题意;
c.氢气和水的系数相等,υ正(H2)=υ逆(H2O)即正反速率相等,反应达到平衡,c符合题意;
d.c(CO2)=c(CO)不能说明浓度不变,不能说明达到平衡,d不符合题意;
故答案选bc;
④若平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),则K==1,根据表格数据可知此时温度为830℃。
21. K= 20 1:3 溶液pH对该反应的速率有影响(或溶液pH越小,反应速率越大) Al3+起催化作用 SO起催化作用 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O 反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O)大于实验①中的c(Cr2O)则假设一成立,若两溶液中的c(Cr2O)相同,则假设一不成立
【详解】(1)H2O是溶剂,所以平衡常数表达式K=;
(2)①②中pH不同,是探究PH对速率的影响;则②③是探究不同浓度时草酸对速率的影响,通过控制溶液的总体积相同,草酸的用量不同来达到目的,根据实验①②可知溶液的总体各是100mL,则实验③中的a应是(100-60-20)mL=20mL;
(3)草酸中碳元素化合价为+3价,氧化产物为CO2,被氧化为+4价,化合价共升高2价,Cr2O转化为Cr3+,化合价共降低了6价,根据电子守恒,参加反应的Cr2O与草酸的物质的量之比为是1:3;
(4)由实验①②表明溶液pH越小,反应的速率越快,所以溶液pH对该反应的速率有影响,v(Cr3+)=2v c(Cr2O)=ml•L-1•min-1;
(5)根据铁明矾[Al2Fe(SO4)4•24H2O]组成分析,Al3+起催化作用;SO42-起催化作用;
(6)要证明Fe2+起催化作用,需做对比实验,再做没有Fe2+存在时的实验,所以要选K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O,注意由于需要控制Al3+和SO42-浓度比,不要选用K2SO4和Al2(SO4)3;用等物质的量K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验,反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O)大于实验①中c(Cr2O),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2O)相同,则假设一不成立;故答案为:
。
22.(1) 淀粉溶液 未变蓝
(2) c 负 2I--2e-=I2 有银白色固体析出
(3)1.18×1016
(4)108.44
(5)复分解反应的平衡常数大于氧化还原反应的平衡常数,反应更彻底(复分解反应活化能更低,氧化还原反应活化能更高)
【分析】本实验是为了探究AgNO3溶液与KI溶液的反应时,是发生i.Ag++I-=AgI(复分解反应),还是发生ii.2Ag++2I-=2Ag↓+I2 (氧化还原反应)。
【详解】(1)反应ii生成了I2,要证明反应ii有没有发生只需要检验反应后溶液中有没有I2生成,则继续滴入淀粉溶液,溶液未变蓝,说明未发生反应ii;
故答案为:淀粉溶液;未变蓝;
(2)①盐桥内溶质不能与AgNO3溶液和KI溶液,K2SO4会与AgNO3反应生成Ag2SO4微溶物,Fe(NO3)3会与KI发生氧化还原反应,NH4NO3不会与AgNO3和KI反应,KCl会与AgNO3反应生成AgCl沉淀;
故答案为:c;
②组成原电池装置,电流计指针发生偏转,说明发生2Ag++2I-=2Ag↓+I2 (氧化还原反应),根据该总反应可知,I-化合价升高转变为I2,失去电子,则左侧石墨为负极;其电极反应式为2I--2e-=I2;
故答案为:负;2I--2e-=I2;
③右侧为正极,其电极反应式为Ag++e-=Ag↓,则右侧烧杯的现象为有银白色固体析出;
故答案为:有银白色固体析出;
(3)复分解反应反应i的平衡常数为;
故答案为:1.18×1016;
(4)根据lgK=,z表示氧化还原反应转移的电子数,为氧化型电极电势,为还原型电极电势可知,z=2,Eθ[I2/I-]=0.54V为还原型电极电势,Eθ[Ag/Ag+]=0.79V为氧化型电极电势,则lgK=,故氧化还原反应反应ii平衡常数为108.44;
故答案为:108.44;
(5)AgNO3溶液与KI溶液混合时主要发生复分解反应,其原因可能是复分解反应的平衡常数大于氧化还原反应的平衡常数,反应更彻底(复分解反应活化能更低,氧化还原反应活化能更高);
故答案为:复分解反应的平衡常数大于氧化还原反应的平衡常数,反应更彻底(复分解反应活化能更低,氧化还原反应活化能更高)。
23.(1)
(2)C
(3)减少热损失
(4)d
(5) 3.4 -56.8 bd
(6)>
【详解】(1)由平衡常数表达式和盖斯定律可知,此反应由反应2②-①-③得到,热化学方程式为 ;;
(2)为防止反应的热量损耗,应一次迅速倒入NaOH溶液,故选:C;
(3)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少热损失;
(4)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动,故选:d;
(5)①4次温度差分别为:3.4℃,5.1℃,3.3℃,3.5℃,第2组数据无效,温度差平均值为3.4℃;50mL 0.25ml/L硫酸与50mL 0.55ml/L NaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.25ml/L×2=0.025ml,溶液的质量为:100ml×1g/ml=100g,温度变化的值为△T=3.4℃,则生成0.025ml水放出的热量为Q=m•c•△T=100g×4.18J/(g•℃)×3.4℃=1421.2J,即1.4212KJ,所以实验测得的中和热△H=-=-56.8kJ/ml;
②a. 用量筒量取硫酸溶液仰视读数,会导致所量的硫酸体积偏大,放出的热量偏高,中和热的数值偏大,故a不选;
b. 大烧杯上硬纸板没盖好,部分热量损耗,中和热的数值偏小,故b选;
c. 大、小烧杯体积相差较大,夹层间放的碎泡沫塑料较多,可更有效减少热量损耗,测量结果更准确,故c不选;
d. 测量完硫酸溶液温度的温度计直接用来测NaOH溶液的温度,硫酸的起始温度偏高,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,故d选;
故选:bd;
(6)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应热效应表示为:H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3KJ•ml-1,因硫酸与氢氧化钡反应能生成沉淀放热,所以反应热:△H1>△H2。
实验方案
预期实验结果和结论
用等物质的量K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验
反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O)大于实验①中c(Cr2O),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2O)相同,则假设一不成立
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