化学选择性必修1第三单元 化学平衡的移动复习练习题
展开一、单选题
1.如下图所示曲线表示其他条件一定时,反应2NO+O22NO2(正反应为放热反应)达到平衡时NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且正>逆的点是
A.a点B.b点C.c点D.d点
2.向体积为 10 L 的恒容密闭容器中通入 1.5 ml CH4(g)和 1.5 ml H2O(g),发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。在不同温度(Ta、Tb)下测得容器中 n(CO) 随时间的变化曲线如图。下列说法正确的是
A.Ta
C.Tb时,CH4的平衡转化率是 60%
D.Ta时,平衡后体系的压强为起始压强的倍
3.甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下,在三个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中按以下不同方式投入反应物,发生反应CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g),测得有关实验数据如下:
下列说法不正确的是
A.该反应的△H<0
B.正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ)<K(Ⅲ)
C.容器Ⅱ中NH3的平衡转化率α(NH3)=75%
D.达到平衡时,体系中 c (CH3OH)关系:2c (CH3OH,Ⅰ)>c (CH3OH,Ⅱ)
4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.实验室用排饱和食盐水法收集
B.常温下,将的醋酸溶液稀释100倍,
C.对于合成氨反应,500℃比室温更有利于合成氨气
D.利用反应制取金属钾,选取适宜的温度
5.下列说法不正确的是
A.可以用勒夏特列原理解释实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
B.糖发酵会产生H+,促使牙釉质 [主要成分Ca5(PO4)3OH] 溶解
C.农业上将草木灰和铵态氮肥混合使用,可以增强肥效
D.将煤气中毒病人送入高压氧舱医治,可以提高血氧含量
6.下列事实可以用勒夏特列原理解释的是
A.二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,增大压强后颜色加深
B.实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气
C.500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H<0
D.FeCl3+3KSCN⇌Fe(SCN)3+3KCl,增大KCl的浓度则溶液的颜色变浅
7.在某温度下,反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)(正反应为放热反应)在密闭容器中达到平衡,下列说法中正确的是
A.温度不变,缩小体积,N2的转化率增大
B.温度不变,增大体积,NH3的产率提高
C.升高温度,增大体积,有利于平衡向正反应方向移动
D.降低温度,体积不变,H2的转化率降低
8.100℃时, ,。和的消耗速率与浓度存在下列关系:,,其中、是与反应及温度有关的常数,其消耗速率与浓度的图象如图所示。下列有关说法正确的是
A.曲线X表示消耗速率与浓度的关系
B.与都有单位,且单位相同
C.图中A点处于平衡状态
D.若在温度下,,则
9.通过反应可以制取晶体硅,该反应的平衡常数随温度升高逐渐增大。下列说法正确的是
A.反应、B.反应平衡常数
C.每生成1ml Si,共形成4ml Si-Si共价键D.其他条件一定,减小反应压强,平衡常数增大
10.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.氯水中存在平衡,当加入溶液后溶液颜色变浅
B.反应(正反应放热),升高温度可使平衡向逆反应方向移动
C.在合成氨工业中,常通入过量的氮气以提高氢气的利用率
D.达到平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
二、填空题
11.I.反应Fe2O3(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)∆H<0,在1000℃的平衡常数等于4.0.在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0ml,反应经过10min后达到平衡.
(1)CO的平衡转化率= 。
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是
a.提高反应温度 b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂 d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
II.(1)高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)= 。
(2)若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下表:
则下列关系正确的是 .
A c1=c2B 2Q1=Q3C 2a1=a3D a1+a2=1 E该反应若生成1ml CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量。
12.氢气与氮气反应生成氨气是可逆反应,研究发现降低温度有利于平衡向生成氨气的方向移动,但是实际生产中,这个反应是在较高温度下进行的,主要原因是
13.在一容积为2L的密闭容器中,充入2ml CO2和1ml H2发生如下化学反应: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:
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(填“吸热”或“放热”)。若绝热时(容器内外没有热量交换),平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大,则容器内气体温度 (填“升高”、“降低”或“不能确定”)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
A.容器中压强不变B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v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 ℃。
(5)若反应在830 ℃下达到平衡,则CO2气体的转化率为 ;H2的平衡浓度 。
14.丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下:
(1)总压分别为时发生该反应,平衡体系中和的物质的量分数随温度变化关系如图所示:
时,和的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是 、 。
(2)某温度下,在刚性容器中充入,起始压强为,平衡时总压为的平衡转化率为 。该反应的平衡常数 (保留1位小数)。
15.为治理环境污染,工业上常用醋酸亚铜氨溶液来吸收含有大量N2的高炉气体系中的CO,从而实现CO和N2的分离,反应的化学方程式如下:CH3COOCu(NH3)2 (aq) + CO(g) CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) + Q(Q>0),
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= ;欲使K值变大,可采取的措施是 。
(2)吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨,可采取的适当处理措施有 (选填序号)。
a.适当升高温度 b.适当降低温度 c.增大压强 d.减小压强
16.现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g)
(I)若达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1)该反应的逆反应为 热反应,且m+n p(填“>”、“=”或“<”)。
(2)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色 ;而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色 。(填“变深”、“变浅”或“不变”)。
(II)若在容积可变的密闭容器中发生反应,在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如表
(1)当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡 移动(填:向左,向右,不)。
(2)维持压强为2×105Pa,当反应达到平衡状态时,体系中共有aml气体,再向体系中加入b mlB,当重新达到平衡时,体系中气体总物质的量是 ml。
(3)当压强为1×106Pa时,此反应的平衡常数表达式: 。
(4)其他条件相同时,在上述三个压强下分别发生该反应。2×105Pa时,A的转化率随时间变化如图,请在图中补充画出压强分别为5×105Pa和1×106Pa时,A的转化率随时间的变化曲线(请在图线上标出压强)。
17.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
I.已知:NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)
(1)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO2和NO2的体积比保持不变 d.每消耗1 ml SO3的同时生成1 mlNO2
e.气体密度保持不变
(2)若保持体积不变,升高温度,体系颜色加深,则说明该反应的∆H 0(填”>””<”或”=”)
II.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);ΔH=-196.6kJ/ml。
在一定温度下,向一个容积不变的容器中,通入3ml SO2和2ml O2及固体催化剂,使之反应。平衡时容器内气体压强为起始时的90%。此时
(3)加入3ml SO2和2ml O2发生反应,达到平衡时,放出的热量为 。
(4)保持同一温度,在相同的容器中,将起始物质的量改为aml SO2、bml O2、cml SO3(g)及固体催化剂,欲使起始时反应表现为向正反应方向进行,且平衡时SO3的体积分数为2/9,a的取值范围是 。
(5)保持同一温度,在相同容器中,将起始物质的量改为3ml SO2、6ml O2、3ml SO3(g)及固体催化剂,则平衡 移动。(填“正向、不、逆向或无法确定是否”)
(6)某SO2(g)和O2(g)体系,时间t1达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率v与时间t的关系如图2所示,若不改变SO2(g)和O2(g)的量,则图中t4时引起平衡移动的条件可能是 ;图中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是 。
(7)各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
K1、K2、K3、K4之间的关系为 。
18.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,△H 0(填“>”、“<”或“=”)。(2)要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填序号)。
a.升温
b.加入催化剂
c.增加CO的浓度
d.恒容加入H2加压
e.恒容加入惰性气体加压
f.分离出甲醇
(3)300℃时,将容器的容积压缩到原来的1/2,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是 (填字母)。
A.c(H2)减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加 D.重新平衡时c(H2)/ c(CH3OH)减小
(4)某温度下,将2 ml CO和6 ml H2充入2 L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)= 0.2 ml/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。以CH3OH表示该过程的反应速率v(CH3OH)= ml /(L · min)。
19.发展洁净煤技术、利用CO2制备清洁能源等都是实现减碳排放的重要途径。
(1)将煤转化成水煤气的反应:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)可有效提高能源利用率,若在上述反应体系中加入催化剂(其他条件保持不变),此反应的△H (填“增大”、“减小”或“不变”),判断的理由是 。
(2)CO2制备甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0 kJ·ml-1,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 ml CO2和3 ml H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
①该反应化学平衡常数K的表达式是 。
②0~9min时间内,该反应的平均反应速率ν(H2) = 。
③在相同条件下,密闭容器的体积缩小至0.5 L时,此反应达平衡时放出的热量(Q)可能是 (填字母序号)kJ。
a. 0< Q <29.5 b. 29.5< Q <36.75 c. 36.75< Q <49 d. 49< Q <98
④在一定条件下,体系中CO2的平衡转化率(α)与L和 X的关系如图所示,L和X分别表示温度或压强。
i. X表示的物理量是: 。
ii. 判断L1与L2的大小关系,并简述理由: 。
20.尿素和氨气对于提高农作物产量和品质有重要作用。
合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)
(1)该反应的化学平衡常数表达式为 。
(2)合成尿素时不同温度下CO2转化率变化曲线如图。该反应正方向为 热反应(选填“吸热”或“放热”)。
a、b、c三点对应温度下的平衡常数大小关系如何: (用Ka、Kb、Kc表示),理由为 。
三、实验探究题
21.某实验小组为探究外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响设计了以下实验。回答下列问题:
Ⅰ.探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时,设计如下系列实验:
(1)写出硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的离子方程式: 。
(2)该实验①、②可探究 对反应速率的影响,预测t1 t2(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)实验①、③可探究硫酸的浓度对反应速率的影响,因此T = ,V2 = ,预测t1 t3(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ.为探究外界条件对化学平衡的影响,设计了如下实验,假设加入物质后溶液体积视为不变:
(4)试管a中加入铁粉后发生反应的离子方程式为 ,溶液颜色 (填“变浅”“变深”或“不变”);试管b中平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”);试管c中溶液颜色 (填“变浅”“变深”或“不变”);给试管d加热,溶液颜色变浅,则该反应的正反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
22.已知2NO2(g)=N2O4(g) △H=﹣52.7kJ•ml﹣1,常温下N2O4为无色气体。某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响,做了如下两组实验:
Ⅰ.该小组的同学取了两个烧瓶A和B,分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中(如图所示),然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体(NH4NO3固体溶解吸收大量的热)。请回答:
(1)A中的现象 ,B中的现象 ;
(2)由此可知,降低温度,该化学平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动;
Ⅱ.在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,将针筒前端封闭。
(3)将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处,此时气体的颜色变深,一段时间后气体颜色又变浅了,但仍比第一支针筒气体的颜色深。
①推进针筒后气体颜色变深的原因是 ;
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是 ;
(4)将第三支针筒活塞拉至20cm3处,此时气体的颜色 ,一段时间后气体颜色 ,但仍比第一支针筒气体的颜色 。
①在此过程中,该反应的化学平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②NO2的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
23.I.在水溶液中橙色的与黄色的有下列平衡关系:+H2O⇌2+2H+,重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙黄色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈 色。因为 。
(2)向上述溶液中加入较浓硫酸,则溶液呈 色,因为 。
II.KI溶液在酸性条件下能被氧气氧化为I2.现有以下实验记录,回答:
(1)该实验的目的是 。
(2)实验试剂除了1ml/LKI溶液、0.1ml/LH2SO4溶液外,还需要的试剂是 。
(3)由上述实验记录可得出的结论是 。
容器编号
温度/K
起始物质的量(ml)
平衡时物质的量(ml)
CH3OH(g)
NH3(g)
CH3NH2(g)
H2O (g)
CH3NH2(g)
H2O (g)
Ⅰ
530
0.40
0.40
0
0
0.30
Ⅱ
530
0.80
0.80
0
0
Ⅲ
500
0
0
0.40
0.40
0.32
容器
反应物投入的量
反应物的转化率
CH3OH的浓度
能量变化
(Q1,Q2,Q3均大于0)
甲
1ml CO和2ml H2
a1
c1
放出Q1kJ热量
乙
1ml CH3OH
a2
c2
吸收Q2kJ热量
丙
2ml CO和4ml H2
a3
c3
放出Q3kJ热量
t/°C
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
压强p/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/ml·L-1
0.08
0.20
0.44
t1~t2
t3~t4
t5~t6
t6~t7
K1
K2
K3
K4
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
实验序号
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
变浑浊所需时间
V/mL
c/(ml·L−1)
V/mL
c/(ml·L−1)
V/mL
t/s
①
25
5.0
0.10
10.0
0.50
0
t1
②
50
5.0
0.10
10.0
0.50
0
t2
③
T
V1
0.10
8.0
0.50
V2
t3
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
参考答案:
1.C
【详解】由图中可知,b、d两点在曲线上,说明这两点反应到达平衡时NO的转化率,温度相同时,NO的转化率都要回归到这条曲线上,故a点对应NO的转化率要减小,故平衡逆向移动,则正<逆,c点对应的NO的转化率要增大,故平衡正向移动,则正>逆;
故答案为C。
2.D
【详解】A.据图可知Ta温度下反应达到平衡所需时间更短,反应速率更快,所以Ta>Tb,A错误;
B.Ta>Tb,温度越高平衡时CO的物质的量越大,说明升高温度平衡正向移动,则该反应为吸热反应,B错误;
C.据图可知Tb时,平衡时∆n(CO)=0.6ml,根据反应方程式可知此时∆n(CH4)=0.6ml,则转化率为=40%,C错误;
D.根据反应方程式可知每生成1mlCO,气体的总物质的量增大2ml,Ta温度下平衡时n(CO)=1ml,则平衡时气体的物质的量增大2ml,所以平衡时气体总物质的量为1.5ml×2+2ml=5ml,恒容容器中压强之比等于物质的量之比所以平衡后体系的压强为起始压强的倍,D正确;
综上所述答案为D。
3.D
【分析】由反应CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g),该反应前后气体体积不变,压强不影响该反应,容器I和II为等温恒容,且为等效平衡,容器III温度较低,根据表中数据,
530K时,容器I有:
K(I)==9,温度不变,K不变,K(II)=9,
500K时,容器III有:
此时K(III)==16,K(III)>K(I),说明温度降低有利于反应的进行,该反应为放热反应。
【详解】A. 由分析得该反应的△H<0,故A正确;
B. 正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ)=9<K(Ⅲ)=16,故B正确;
C. 容器I和容器II为等效平衡,容器Ⅱ中NH3的平衡转化率与Ⅰ相同,α(NH3)= =75%,故C正确;
D. 容器I和容器II为等效平衡,II的起始量为I的两倍,相当于对I增大压强,平衡不移动,平衡时各组分的量为I的两倍,故平衡时2c(CH3OH,Ⅰ)=c(CH3OH,Ⅱ),故D错误;
故选D。
4.C
【详解】A.饱和氯化钠溶液中氯离子浓度较大,抑制了氯气在水中的溶解,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.醋酸为弱酸,的醋酸溶液稀释100倍,稀释促进了醋酸的电离,导致氢离子浓度大于10-5ml/L,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.合成氨反应为放热反应,低温利于平衡正向移动,500℃比室温更有利于合成氨气是因为温度升高反应速率加快,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.反应制取金属钾,选取适宜的温度使得钾蒸气被分离出来,促进反应正向进行,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选C。
5.C
【详解】A.氯化钠在溶液中完全电离,所以饱和食盐水中含有大量的氯离子,氯气溶于水的反应是一个可逆反应:Cl2+H2O⇌HClO+H++Cl-,由于饱和食盐水中含有大量的氯离子,相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向移动,氯气溶解量减小,可用勒夏特列原理解释,故A正确;
B.残留在牙齿上的糖发酵会产生H+,和沉淀溶解平衡中的氢氧根离子反应促进平衡正向进行,保护牙齿的羟基磷酸钙溶解,易造成龋齿,故B正确;
C.草木灰的主要成分是碳酸钾,碳酸钾溶于水显碱性,与铵根混合会放出氨气,使肥效降低,故C错误;
D.在高压氧舱中,煤气中毒患者吸入氧气浓度较高的空气后,氧气与血红蛋白结合,恢复血红蛋白的输氧功能,可以达到救治患者的目的,故D正确。
答案选C。
6.B
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用。
【详解】A.二氧化氮和四氧化二氮之间存在可逆反应,增大压强,平衡向生成四氧化二氮方向移动,颜色应该变浅,但增大压强时体积减小,二氧化氮浓度增大,颜色加深,不可以用勒夏特里原理解释,选项A错误;
B.氯气中溶液中存在溶解平衡,在饱和食盐水中,氯离子抑制了氯气的溶解,所以能够用勒夏特列原理解释,选项B正确;
C.该反应正反应为放热反应,采用500℃的高温,利有用平衡向逆反应进行,反应物转化率与产物的产率降低,主要考虑反应速率与催化剂活性,不能用勒夏特列原理解释,选项C错误;
D.增大KCl的浓度,溶液中Fe3+、SCN-浓度不变,K+和Cl-不参加反应,氯化钾不影响平衡,平衡不移动,溶液颜色不变,不能用勒夏特列原理解释,选项D错误;
答案选B。
7.A
【详解】A.缩小体积,等于加压,平衡向正向移动,转化率增大,正确,选A;
B.增大体积,等于减压,平衡逆向移动,产率降低,不选B;
C.该反应为放热反应,升温平衡逆向移动;该反应是气体计量数减小的反应,增大体积,平衡逆向移动,所以升温同时增大体积,平衡的逆向移动,错误,不选C;
D.反应为放热反应,降温平衡正向移动,转化率增大,错误,不选D。
故选A。
8.D
【分析】根据图象,曲线X随浓度的变化大于曲线X随浓度的变化,结合,分析判断曲线X、Y代表的物质,图中交点A表示消耗的速率v( N2O4)=v( NO2),结合平衡时速率的关系分析判断。
【详解】A.根据图象,曲线X随浓度的变化大于曲线X随浓度的变化,因为,,所以曲线X表示NO2消耗速率与浓度的关系,故A错误;
B.根据,,浓度的单位为ml/L ,而反应速率的单位为ml/(L·s),因此与都有单位,且单位不同,的单位是s-1,的单位为L /( ml·s),故B错误;
C.交点A表示的消耗速率v( N2O4)=v( NO2),而达到平衡时NO2的消耗速率应该是N2O4消耗速率的2倍,v( NO2)=2v( N2O4),因此此时v逆<v正,反应向正反应方向移动,故C错误;
D.100℃时,,K=0.36=,而平衡时,v( NO2)=2v( N2O4),因此=2,则==0.36;若在温度下,,则=2,平衡常数增大,反应需要正向移动,温度需要升高,即>100℃,故D正确;
故答案为D。
9.A
【详解】A.由题干信息:该反应的平衡常数随温度升高逐渐增大,可知该反应正反应为吸热反应即,根据反应方程式中气体的系数可知,A正确;
B.由于Si为固体其浓度是一个常数,故该反应平衡常数,B错误;
C.已知硅晶体中每个Si与周围的4个Si形成4个Si-Si键,但每个Si-Si键被2个Si原子共用,故每生成1ml Si,共形成2ml Si-Si共价键,C错误;
D.化学平衡常数仅仅为温度的函数,故其他条件一定,减小反应压强,平衡常数不变,D错误;
故答案为:A。
10.D
【详解】A.由于Cl2的存在,氯水显黄绿色,AgNO3溶液后,与Cl-反应生成氯化银沉淀,平衡正向移动,氯气分子数目减少,溶液颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.升高温度可以使平衡向吸热的方向移动,该反应正反应放热,则升高温度逆向移动,可以用勒夏特列原理解释,故B不选;
C.加入反应物可以使平衡向减少反应物的方向即正向移动,所以通入过量的氮气可以提高氢气的利用率,能用勒夏特列原理解释,故C不选;
D.反应前后气体体积不变,缩小容器体积,改变压强平衡不移动,颜色加深是因为碘单质的浓度增大了,不能用勒夏特列原理解释,故D选;
故答案为D。
11. 60% d 0.15ml/(L•min) ADE
【分析】I.(1)由平衡常数和起始浓度根据三段法进行基本计算;
(2)a.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移;
b.该反应为等体积反应,增大压强,平衡不移动;
c.选择合适的催化剂,平衡不移动;
d.移出部分CO2,使其浓度减小,平衡正移;
e.粉碎矿石,增大了接触面积,平衡不移动;
II.(1)由图一可知CO的变化量为0.75ml/L,甲醇的变化量为0.75 ml/L,可计算得到H2的变化量,进一步计算反应速率;
(2)甲装置投入1ml CO和2ml H2与乙装置投入1ml CH3OH等效,达到平衡时c1=c2,丙容器中的投入量是甲容器投入量的2倍,但两容器的平衡也等效,据此回答问题。
【详解】I.(1)设CO的转化了x ml
Fe2O3(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)
始(ml) 1 1
转(ml) x x
平(ml) 1-x 1+x
平衡常数等于4.0,那么K=,解得x=0.6ml
CO的平衡转化率=;
(2)a.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,a项错误;
b. 该反应为等体积反应,增大压强,平衡不移动,转化率不变,b项错误;
c. 选择合适的催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,转化率不变,c项错误;
d. 移出部分CO2,使其浓度减小,平衡正移,转化率增大,d项正确;
e. 粉碎矿石,增大了接触面积,平衡不移动,转化率不变,e项错误;
答案选d;
II.(1))由图一可知CO的变化量为0.75ml/L,甲醇的变化量为0.75 ml/L,可计算得到H2的变化量为1.5 ml/L,那么v=0.15ml•L-1•min-1;
(2)A.甲装置投入1ml CO和2ml H2与乙装置投入1ml CH3OH等效,达到平衡时c1=c2,A项正确;
B.丙容器中的投入量是甲容器投入量的2倍,甲、丙两容器中的平衡为等效平衡,但相当于增大了压强,平衡正移,则2Q1<Q3,B项错误;
C.甲、丙两容器中的平衡为等效平衡,增大了压强,平衡正移,则有a1<a3,C项错误;
D.甲、乙、丙三容器中的平衡均等效,则有a1+a2=1,D项正确;
E. 甲、乙两容器中的平衡等效,由于方向相反,若生成1ml CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量;
答案选ADE。
12.为了提高化学反应速率,以提高生产效率
【详解】分析:要从反应速率、反应限度以及工业效益三方面综合考虑。
详解:温度高,反应速率快,单位时间内生成物的量大,工业效益好。
故答案为为了提高化学反应速率,以提高生产效率。
13.(1)
(2) 吸热 降低
(3)BC
(4)830
(5) 33.3%
【详解】(1)根据平衡常数的定义可知该反应的K=;
(2)根据表中数据知,升高温度,平衡常数增大,说明升高温度平衡正向移动,所以正反应为吸热反应;平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大,说明平衡正向移动,吸收热量,故容器内气体温度降低;
(3)A.该反应前后气体系数之和相等,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.v正(H2)=v逆(H2O)即v正(H2)=v逆(H2),正逆反应速率相等,反应达到平衡,C符合题意;
D.c(CO2)=c(CO)并不能说明浓度不变,则不能说明反应达到平衡,D不符合题意;
综上所述答案为BC;
(4)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℃;
(5)若反应在830 ℃下达到平衡,则K=1,设平衡时CO2的转化量为x ml,则列三行式有:,K==1,解得x=ml,所以CO2的转化率为×100%=33.3%;H2的浓度为ml/L=ml/L。
14.(1) a d
(2) 1.6
【详解】(1) ,正反应吸热,升高温度,平衡正向移动,的物质的量分数减小,的物质的量分数增大;根据化学方程式,该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,100kPa时的物质的量分数大于10kPa时的物质的量分数,因此表示100kPa时的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a;增大压强,平衡逆向移动,的物质的量分数减小,因此表示100kPa时的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。
(2)同温同体积条件下,气体的压强之比等于气体的物质的量之比,设的平衡转化率为x,列出三段式:,则10(1-x)+10x+10x=13.3,解得:x=0.33,=。
15.(1) 降低温度
(2)ad
【详解】(1)化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,则该反应的化学平衡常数表达式;该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K值变小,故欲使K值变大,可采取的措施是降低温度;
(2)该反应是气体体积缩小的放热反应;
a.适当升高温度平衡向吸热反应方向进行,则升温平衡逆向进行,可以重新生成醋酸亚铜氨,故正确;
b.适当降低温度平衡向放热反应方向进行,不能重新生成醋酸亚铜氨,故错误;
c.增大压强平衡向气体体积减小的方向进行,不能重新生成醋酸亚铜氨,故错误;
d.减小压强平衡向气体体积增大的方向进行,可以重新生成醋酸亚铜氨,故正确;
答案选ad;
16. 放 > 变深 变浅 不 a+b K=[C]P/[A]m
【详解】(I)(1)达到平衡后,当升高温度时,B的转化率减小,说明温度升高平衡向逆反应方向移动,则正反应放热,当减小压强时,混合体系中A的质量分数增大,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则方程式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和,
故答案为放;>;
(2)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时平衡逆向移动,B的浓度增大,混合物颜色变深;若B是有色物质,A、C均为无色物质,维持容器内压强不变,充入氖气时,总压不变,但参与反应的气体总压减小,平衡逆向移动,平衡移动的变化较小,混合气体的浓度减小,颜色变浅;
(II)(1)当压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时,A的浓度是原来的2.5倍,因此平衡不移动;
(2)由于增大压强平衡不移动,这说明反应前后体积不变。因此维持压强为2×105 Pa,当反应达到平衡状态时,体系中共有aml气体,再向体系中加入bmlB,当重新达到平衡时,体系中气体总物质的量是(a+b)ml;
(3)当压强为1×106 Pa时,A的浓度大于5×105时的2倍还多,这说明平衡向逆反应方向移动,因此此时B不是气态,则此反应的平衡常数表达式K=[C]P/[A]m;
(4)根据以上分析可知压强分别为5×105 Pa 和1×106 Pa时,反应速率均是增大的,即到达平衡的时间减少,但前者转化率不变,而后者转化率降低,则A的转化率随时间的变化曲线为 。
17. bc < 98.3kJ 2<a≤3 不 升温 t3-t4 k1=k2>k3=k4
【详解】(1) a.无论是否达到平衡,体系压强都保持不变,不能用于判断是否达到平衡状态,故a错误;b.混合气体颜色保持不变,说明浓度不变,达到平衡状态,故b正确;c.开始时NO2与SO2的体积比1:2,随着反应的进行,NO2与SO2的体积比发生变化,当SO2和NO2的体积比保持不变时,说明达到了平衡状态,故c正确;d.物质的量之比等于化学计量数之比,则每消耗1ml SO3的同时生成1mlNO2,不能判断是否达到平衡状态,故d错误;e.该反应的反应物和生成物全部为气体,容器内气体的质量始终不变,容器的体积不变,则气体密度始终保持不变,不能用于判断是否达到平衡状态,故e错误;故选bc;
(2)若保持体积不变,升高温度,体系颜色加深,说明平衡逆向移动,说明该反应的正反应为放热反应,∆H<0,故答案为<;
(3)由题意气体压强为起始时的90%,则反应后总的物质的量为起始时的90%,平衡时总物质的量为(3ml+2ml)×90%=4.5ml,减少量为3+2-4.5=0.5ml则平衡时各组成物质的量变化为:
此时放出的热量为196.6KJ×=98.3kJ,故答案为98.3;
(4)原平衡时SO3的体积分数为,将起始物质的量改为aml SO2、bml O2、cml SO3(g)及固体催化剂,平衡时SO3的体积分数为,则与原平衡为等效平衡,则a+c=3 b+0.5c=2,由(1)计算可知,平衡时二氧化硫的物质的量为3ml-1ml=2ml,欲使起始时反应表现为向正反应方向进行,则2<a≤3,故答案为2<a≤3;
(5)由题意气体压强为起使时的90%,则反应后总的物质的量为起使时的90%,平衡时总物质的量为(3ml+2ml)×90%=4.5ml,则平衡时各组成物质的量变化为:
假定体积为VL,则k=,将起始物质的量改为3ml SO2、6ml O2、3ml SO3(g)及固体催化剂,此时的浓度商Qc=,等于平衡常数,处于平衡状态,平衡不移动;
(6) t2~t3段正逆速率都加快,且v(正)>v(逆),平衡正向移动,t4~t5段正逆速率都加快,且v(正)<v(逆),平衡逆向移动,该反应为体积减小的放热反应,若升高温度,平衡逆向移动,若增大压强,平衡正向移动,故t2~t3段为增大压强,t4~t5段为升高温度;t2~t3段为增大压强后,平衡正向移动,SO3的含量升高,至t3~t4平衡时含量达最高,故答案为升高温度;t3~t4 ;
(7)根据上述分析,t2~t3段为增大压强,t4~t5段为升高温度,t6~t7段为为加入催化剂,平衡常数K只与温度有关,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,因此k1=k2>k3=k4,故答案为k1=k2>k3=k4。
18. c(CH3OH)/c2(H2).c(CO) < df CD 80% 250°C 0.08
【详解】(1)该反应平衡常数K=;升高温度平衡向吸热反应方向移动,升高温度平衡常数减小,说明平衡逆向移动,则△H<0;
②a.正反应是放热反应,升温平衡逆向移动,则CO的转化率降低,故a错误;b.加入催化剂只改变反应速率不影响平衡移动,CO的转化率不变,故b错误;c.增加CO的浓度平衡正向移动,但CO的转化率降低,故c错误;d.加入H2加压平衡正向移动,CO的转化率增大,故d正确;e.加入惰性气体加压,CO、氢气和甲醇的浓度不变,平衡不移动,CO的转化率不变,故e错误;f.分离出甲醇,平衡正向移动,CO的转化率增大,故f正确;故答案为df;
③在其他条件不变的情况下,300℃时,将容器的容积压缩到原来的,相当于增大压强,正逆反应速率都增大,平衡正向移动;A.体积减小,平衡正向移动,但c(H2)增大量大于参加反应的增大浓度,所以平衡时氢气浓度增大,故A错误;B.增大压强,正逆反应速率都增大,故B错误;C.增大压强平衡正向移动,则CH3OH 的物质的量增加,故C正确;D.平衡正向移动,氢气物质的量减小、甲醇物质的量增大,则重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小,故D正确;故答案为CD;
④开始时,c(CO)==1ml/L,CO的转化率=×100%=80%;平衡时c(CH3OH)=c(CO) (反应)=(1-0.2)ml/L=0.8ml/L,c(H2)=-2×(1-0.2)ml/L=1.4ml/L,根据平衡常数K===2.041,所以该温度是250℃;
v(CO)==0.08ml/(L·min),再根据同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得甲醇的反应速率为0.08ml/(L·min)。
19. 不变 加入催化剂反应物和生成物的总能量不变 K= 0.25ml∙L-1∙min-1 c 温度 L1>L2,温度一定时,增大压强,CO2平衡转化率增大
【详解】(1)将煤转化成水煤气的反应:C(s)+H2O⇌CO2(g)+H2(g)可有效提高能源利用率,若在上述反应体系中加入催化剂(其他条件保持不变),催化剂改变反应速率不改变化学平衡,不改变反应焓变,此反应的△H不变;
(2)①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),反应的平衡常数表达式为:K=;
②图象读取甲醇生成浓度,结合反应速率概念计算甲醇的反应速率=,反应速率之比等于化学方程式计量数之比,V(H2)=3V(CH3OH(g)=3×=0.25ml/L•min;
③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•ml-1,反应达到平衡状态消耗二氧化碳物质的量浓度=1ml/L-0.25ml/L=0.75ml/L,物质的量为0.75ml,反应放出热量=49KJ/ml×0.75ml=36.75KJ,反应焓变是指1ml二氧化碳和3ml氢气完全反应放出的热量为49KJ,反应是可逆反应,在体积为1L的密闭容器中,充入1mlCO2和3mlH2,反应放热一定小于49KJ,在相同条件下,密闭容器的体积缩小至0.5L时,压强增大,平衡正向进行,反应放出热量会增多,大于36.75KJ,则36.75<Q<49,故答案为c;
④CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•ml-1,反应是气体体积减小的放热反应;
i.温度升高,平衡逆向进行,二氧化碳转化率减小,所以X为温度,L为压强;
ii.温度一定压强增大平衡正向进行二氧化碳转化率增大,所以L1>L2。
20.(1)
(2) 放热 Ka>Kb>Kc 该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,使K减小。
【解析】(1)
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则该反应的化学平衡常数表达式为,故答案为:;
(2)
由b→c可知,升高温度转化率减小,可知升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,K与温度有关,温度越高K越小,则a、b、c三点对应温度下的平衡常数大小为Ka>Kb>Kc,故答案为:放热;Ka>Kb>Kc;该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,使K减小。
21.(1) + 2H+ = S↓ + SO2↑ + H2O
(2) 温度 大于
(3) 25 2.0 小于
(4) Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 变浅 不 变深 放热
【详解】(1)硫代硫酸钠与稀硫酸反应,生成硫酸钠和硫代硫酸,硫代硫酸分解生成硫、二氧化硫等,离子方程式:S2O32− + 2H+ = S↓ + SO2↑ + H2O。答案为:+ 2H+ = S↓ + SO2↑ + H2O;
(2)实验①、②中,各物质的浓度都相同,只有温度不同,则探究温度对化学反应速率的影响,升温化学反应速率加快,变浑浊时间缩短,故t1大于 t2。答案为:温度;大于;
(3)实验①、③中,硫酸的浓度不同,硫代硫酸钠的浓度相同,则可探究硫酸的浓度对反应速率的影响,所以温度相同,溶液的总体积相同,故T = 25,V1 = 5.0,V2 = 2.0,浓度减小,反应速率减小,故t1 小于t3。答案为:25;2.0;小于;
(4)试管a中加入铁粉,与Fe3+反应生成Fe2+,发生反应的离子方程式Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ ,从而使Fe3+浓度减小,平衡逆向移动,血红色变浅;试管b中加入KCl,对平衡无影响;试管c中SCN−浓度增大,平衡正向移动,溶液颜色变深;给试管d加热,溶液颜色变浅,说明平衡逆向移动,而升温向吸热反应方向移动,故正反应为放热反应。答案为:Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+;变浅;不;变深;放热。
【点睛】中学探究影响化学反应速率的外部因素时,只能改变一个外界条件。
22.(1) 气体颜色加深 气体颜色变浅
(2)正
(3) 气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深 增大压强,减小气体的体积,平衡向正反应方向移动
(4) 变浅 变深 浅 不变 减小
【详解】(1)浓硫酸稀释时放出热量,导致溶液的温度升高,硝酸铵溶解时吸收热量,导致溶液的温度降低,反应2NO2(g)N2O4(g)是放热反应,A烧杯中,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化氮气体浓度增大,气体颜色加深,降低温度,平衡向正反应方向移动二氧化氮浓度降低,所以气体颜色变浅,故答案为:气体颜色加深、气体颜色变浅;
(2)降低温度,该化学平衡向放热反应方向进行,即平衡正向进行,故答案为:正;
(3)①)气体体积由10cm3迅速推至5cm3处,气体体积减小,气体的体积减小时, NO2浓度增大,则气体颜色加深,故答案为:气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深;
②气体体积减小,则气体压强增大,平衡向正反应方向移动,二氧化氮浓度降低,所以气体颜色变浅,故答案为:增大压强,减小气体的体积,平衡向正反应方向移动;
(4)体积变大,二氧化氮的浓度降低,颜色变浅,体积变大,压强减小,平衡向着气体体积增大的方向移动,颜色变深,化学平衡只是减弱外界的影响,颜色比第一支针筒浅,故答案为:变浅、变深、浅;
①化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,故答案为:不变;
②化学平衡向着气体体积增大的方向移动,即向着生成NO2的方向移动,则NO2转化率降低,故答案为:减小。
23. 黄 OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡向右移动,浓度增大,溶液变为黄色 橙 c(H+)增大,平衡左移,浓度增大,溶液变为橙色 探究温度对反应速率的影响 淀粉溶液 每升高10 ℃,反应速率增大约2倍
【详解】I(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,氢氧根消耗氢离子,致使氢离子浓度降低,平衡正向移动,溶液颜色呈黄色;故答案为:黄;OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡向右移动,浓度增大,溶液变为黄色。
(2)向上述溶液中加入较浓硫酸,c(H+)增大,平衡左移,浓度增大,溶液变为橙色;故答案为:橙;c(H+)增大,平衡左移,浓度增大,溶液变为橙色。
II(1)几个实验的温度不相同,说明该实验的目的是探究温度对反应速率的影响;故答案为:探究温度对反应速率的影响。
(2)能检测单质碘的是淀粉溶液,因此还需要的试剂是淀粉溶液;故答案为:淀粉溶液。
(3)根据实验,温度逐渐升高10 ℃,显色时间变为原来的二分之一,说明速率增大约为2倍;由上述实验记录可得出的结论是每升高10 ℃,反应速率增大约2倍;故答案为:每升高10 ℃,反应速率增大约2倍。
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