人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课时作业
展开一、单选题
1.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中 和 代表不同元素的原子。( )
关于此反应说法错误的是( )
A.一定属于吸热反应B.一定属于可逆反应
C.一定属于氧化还原反应D.一定属于分解反应
2.下列条件的改变,一定会同时影响化学反应速率和化学平衡的是( )
A.浓度B.压强C.温度D.催化剂
3.在2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 的平衡体系中,当分离出SO3后下列说法中正确的是( )
A.正反应速率增大
B.平衡常数增大
C.正反应速率大于逆反应速率
D.逆反应速率一直减小
4.下列不属于可逆反应的是( )
A.氯气与水反应生成盐酸与次氯酸
B.SO2的催化氧化
C.水电解生成H2和O2,H2和O2点燃条件下生成H2O
D.SO2溶于水和H2SO3分解
5.模型法是化学中把微观问题宏观化的常见方法,对于N2和H2的反应,下列图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是
A.B.
C.D.
6.对于反应 ,下列说法正确的是( )
A.使用高效催化剂能提高的平衡转化率
B.升高温度,该反应的平衡常数减小
C.反应中每消耗22.4L,转移电子的数目约为
D.断裂1mlN-H键的同时形成1mlH-O键,说明反应达到平衡状态
7.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是()
A.550℃时,若充入惰性气体,ʋ正,ʋ逆 均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总
8.用消除的反应为 。下列说法正确的是
A.平衡时升高温度,增大,减小
B.反应平衡常数
C.反应中生成22.4 L ,转移电子数目为
D.实际应用中,适当增加的量有利于消除,减轻空气污染程度
9.下列事实中,不能应用化学平衡移动原理来解释的是( )
①可用浓氨水和NaOH固体快速制氨气 ②700K左右比室温更有利于合成氨反应
③开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫 ④温度升高水的KW增大
⑤对于反应2HI (g) H2(g)+I2(g)达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
A.②③⑤B.②⑤C.④⑤D.①②③
10.某温度下,体积相同的甲、乙两容器中,分别充有等物质的量的SO3气体,在相同温度下发生反应2SO3(g) O2(g)+2SO2(g)并达到平衡。在这一过程中甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO3的转化率为P%,则乙容器中SO3的转化率( )
A.等于P%B.大于P%C.小于P%D.无法比较
11.工业制备粗硅的过程中,有一步反应为:,其转化率随温度变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.加压有利于提高的转化率
C.q点
D.O点前,转化率升高的原因可能是升高温度平衡正向移动造成的
12.一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中充入气体和气体,生成气体和固体,产物的物质的量随反应时间的变化图像如图,测得第时容器内剩余气体和气体,下列说法正确的是( )
A.内,的平均反应速率为
B.该反应的化学方程式为
C.升高反应温度,逆反应速率会减小
D.后,反应停止,正反应速率与逆反应速率均为0
13.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
①工业合成氨,反应条件选择高温
②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气
③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
④硫酸工业中,增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率
A.②③B.②④C.①③D.①④
14.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图象如图,下列判断正确的是( )
A.由图1可知,T1
C.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3
D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
15.某温度下,反应在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是( )。
A.增大压强,,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的,的平衡转化率增大
16.在160℃、200℃条件下,分别向两个容积为2L的刚性容器中充入2mlCO和2ml,发生反应: 。实验测得两容器中CO或的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.ac段的平均反应速率为
B.逆反应速率:c=d>b
C.160℃时,该反应的平衡常数K=9
D.当容器中混合气体的密度不随时间变化时,该反应达到平衡状态
17.已知: 易溶于水,难溶于酒精,水溶液中存在平衡: 。下列说法错误的是( )
A. 可通过 溶液与过量氨水作用得到
B.加热 溶液,上述平衡正向移动, 浓度增大
C.加热浓缩 溶液,再冷却结晶,获得产品中混有 晶体
D.向 溶液中,缓慢逐滴加入乙醇,可析出大颗粒晶体
18.速率与限度是研究化学反应的重要视角,下列叙述错误的是( )
A.对于反应,其他条件不变,增加木炭的量,反应速率不变
B.用锌片和稀硫酸反应制取氢气时,用粗锌比纯锌反应生成氢气的速率会加快
C.100 mL 2 ml·L的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
D.在给定条件下,达到平衡时,可逆反应完成程度达到最大
19.某化学兴趣小组在一定条件下的绝热恒容密闭容器中探究反应: ,反应起始时仅通入一定量的A(g),根据实验测得的数据,绘制的c-t图像如图。下列有关说法错误的是( )
A.曲线b表示反应物A的浓度变化
B.,的总键能大于的总键能
C.时表示,但反应未达到平衡状态
D.其他条件不变时,在恒温条件下反应时的平衡转化率大于在绝热条件下反应时的平衡转化率
20.下图表示反应 在某段时间 里的反应速率与反应过程的关系图,则C的百分含量最高的一段是( )
A.B.C.D.
二、综合题
21.乙酸制氢具有重要意义,发生的反应如下:
热裂解反应:CH3COOH(g) = 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+203.7 kJ·ml-1
脱羧基反应:CH3COOH(g) = CH4(g)+CO2(g) ΔH=-33.5 kJ·ml-1
(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式: 。
(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为 (填“高压”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图:
①约650℃之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650℃之后氢气产率高于甲烷,理由是 ,同时热裂解反应正向进行,而脱羧基反应逆向进行。
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请分析原因(用化学方程式表示): 。
(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为T℃时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗乙酸30%,脱羧基反应消耗乙酸50%,H2体积分数为 ;脱羧基反应的平衡常数Kp为 kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数,计算结果用最简式表示)。
22.当今中国积极推进绿色低碳发展,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2含量成为研究热点。以CO2、H2为原料同时发生反应Ⅰ、Ⅱ如下:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 K2
(1)如图1所示,则△H1-△H2 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)一定条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入0.1mlCO2和0.3mlH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH为0.02ml,CO为0.04ml,此时CO2的转化率为 。反应Ⅰ的化学平衡常数K1= 。
(3)CO2也可以与NH3合成尿素,反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0,分为两步:
已知投料的组成为CO2、NH3和水蒸气(有助于分离尿素),一定条件下,不同氨碳比与水碳比投料时CO2平衡转化率图像(图2,其中a、b代表水碳比):下列叙述正确的是____。
A.反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ,△HⅠ<△HⅡ
B.增大氨碳比有利于提高尿素产率,原因之一是过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应,促进平衡正移
C.实际生产中若选择曲线a,则氨碳比应控制在4.0左右
D.曲线a的水碳比大于曲线b,减小水碳比有利于尿素生成
(4)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。例如:HCO催化储氢,在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为HCO+H2HCOO-+H2。若其他条件不变,HCO转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图3所示。反应温度在80℃~120℃范围内,HCO催化加氢的转化率下降的可能原因是 (至少两点理由)。
23.随着石油资源的日益枯竭,天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一,并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题:
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ·ml-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ·ml-1
CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H
该催化重整反应的△H= kJ·ml-1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为 。
(2)向2L刚性密闭容器中充入2mlCH4和2ml CO2进行催化重整反应,不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数( )随温度变化如下表所示。
已知b>a>c,则T1 T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K= (ml2·L-2)
(3)实验硏究表明,载体对催化剂性能起着极为重要的作用,在压强0.03MPa,温度750℃条件下,载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表:
由上表判断,应选择载体为 (填化学式),理由是 。
(4)现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均充入2ml CH4(g)和2 mlCO2(g)进行反应,三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm,在其他条件相同的情况下,反应均进行到tmin时,CO2的体积分数如图所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是 。
(5)利用合成气为原料合成甲醇,其反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示:
该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n= (取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%,则组别1平衡时的v正= (保留1位小数)。
24.一定温度下,向 恒容容器中充入 和 ,发生反应 ,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表,回答下列问题:
(1)前 的平均反应速率 ,达平衡时 的平衡体积分数为 。
(2)由表中数据计算该温度下该反应的平衡常数为 ,随着反应温度升高,该反应的平衡常数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)保持温度不变,起始时向容器中充入 ,达平衡时, 的转化率为 。
25.反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示(E1>0,E2>0),回答下列问题
(1)图中该反应是 反应(填“吸热”或“放热”),反应热△H的表达式为
(2)当反应达到平衡时,升高温度,A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在反应体系中加入催化剂,E1和E2的变化是:E1 ,E2 (填“增大’“减小”或“不变”),化学 平衡移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】【解答】A.该物质属于分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有的分解反应如2H2O2=2H2O+O2↑是放热反应,A符合题意;
B.根据图示可知有一部分反应物未参加反应,该反应是可逆反应,B不符合题意;
C.该反应中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C不符合题意;
D.反应物是一种,生成物是两种,因此属于分解反应,D不符合题意。
故答案为:A
【分析】根据图示可知该反应反应物是一种,生成物是两种,属于分解反应,反应物没有完全转化为生成,属于可逆反应,据此解答即可.
2.【答案】C
【解析】【解答】A、固体和纯液体的量不影响平衡移动,也不影响其速率,A错误;
B、非气体压强不影响速率和平衡移动,B错误;
C、温度可以加快化学反应速率,升高温度,平衡朝吸热方向移动,C正确;
D、催化剂可以加快反应速率,不影响平衡移动,D错误;
故答案为:C
【分析】增大化学反应速率的方法:升高温度,增大反应物的浓度(溶液、气体),加入催化剂,增大接触面积,气体的反应压缩体积;
平衡移动的判断;
增大反应物浓度,平衡朝正向移动,被增加的反应物转化率减小,另一种反应物浓度增大,减小反应物的浓度则反之;
增大生产物浓度,平衡朝逆向移动,反应物的转化率减小,减少生成物的浓度则反之;
增大压强,减小体积,平衡朝气体体积缩小的方向移动,减小压强,增大体积则反之;
升高温度,平衡朝吸热方向移动,降低温度则反之。
3.【答案】C
【解析】【解答】A.分离出SO3后导致三氧化硫浓度降低,正反应速率减小,故A不符合题意;
B.化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故B不符合题意;
C.分离出三氧化硫,导致三氧化硫浓度降低,导致正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,故C符合题意;
D.分离出三氧化硫,导致三氧化硫浓度降低,逆反应速率突然减小,正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,后逆反应速率增大直至达到新平衡状态,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】本题主要考查化学平衡的影响因素。在平衡体系中分离出生成物,使得化学平衡正向移动,并且化学平衡常数仅与温度有关,据此分析解答。
4.【答案】C
【解析】【解答】A.氯气和水在常温条件下反应生成盐酸和次氯酸,属于可逆反应,A不符合题意;
B.SO2和O2在一定条件下生成SO3,同时SO3可分解生成SO2和O2,属于可逆反应,B不符合题意;
C.水电解生成H2和O2,H2和O2在点燃条件下反应生成H2O,反应条件不同,不属于可逆反应,C符合题意;
D.SO2与H2O反应生成H2SO3,同时H2SO3可分解生成SO2与水,属于可逆反应,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】可逆反应是指在相同条件下,既能向正反应方向进行,也能向逆反应方向进行的反应,据此分析。
5.【答案】D
【解析】【解答】可逆反应是既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应,反应物与生成物共存;
故答案为:D。
【分析】可逆反应的特点是反应物和生成物同时存在。
6.【答案】B
【解析】【解答】A.催化剂参与反应,改变反应的途径,降低反应的活化能,从而加快反应速率,但催化剂不能使平衡发生移动,故使用高效催化剂不能提高的平衡转化率,A不符合题意;
B.温度改变,则平衡常数改变,升高温度,该反应逆向移动,平衡常数减小,B符合题意;
C.未给定标准状况,不能计算,C不符合题意;
D.断裂1mlN-H和形成1mlH-O键都是正反应,不能说明反应达到平衡状态,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】易错分析:B.该反应为放热反应,升高温度,平衡正向移动,反应物浓度减小,生成物浓度增大,平衡常数减小。
C.对给定气体体积,必须指明温度、压强,同时使用Vm=22.4L/ml,必须指明标况。
7.【答案】B
【解析】【解答】A、由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行,当550℃时,若充入惰性气体,容器的容积扩大,使反应混合物的浓度减小,因此ʋ正,ʋ逆均减小,由于该反应是气体体积增大的反应,减小压强,化学平衡向气体体积最大的正反应方向移动,A不符合题意;
B.根据图像可知在650℃时,反应达平衡后CO的体积分数是40%,则CO2的体积分数是60%,假设平衡时总物质的量是1 ml,则反应产生CO0.4ml,其中含有CO20.6ml,反应产生0.4mlCO消耗CO2的物质的量是0.2ml,因此CO2转化率为 =25.0%,B符合题意;
C.T℃时,平衡时CO2和CO的体积分数都是50%,若充入等体积的CO2和CO,化学平衡不移动,C不符合题意;
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP= ,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】A.体积可变,加入稀有气体,体积变大,压强变小,向右移动
B.根据数据计算出一氧化碳的变化量,再根据方程式计算出二氧化碳的变化量即可求出转化率
C.T时,体积分数铬50%,充入等体积的二氧化碳和一氧化碳,体积分数依旧不变,故平衡不移动
D.根据一氧化碳的体积分数计算出二氧化碳的含量,根据压强之比和体积分数成正比即可进行计算平衡常数kp
8.【答案】D
【解析】【解答】A.升高温度,正逆反应速率均增大,故A不符合题意;
B.该反应水为气态,平衡常数,故B不符合题意;
C.气体所处状况不确定,不能根据体积计算其物质的量,故C不符合题意;
D.适当增加的量有利于平衡正向移动,从而提高的转化率,有利于的消除,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.依据影响反应速率的因素分析;
B.化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比值;
C.不确定标准状况,不能计算;
D.依据影响化学平衡的因素分析。
9.【答案】B
【解析】【解答】①浓氨水中存在可逆反应:NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH4++OH-,加入NaOH固体后,溶液中c(OH-)增大,平衡逆向移动,产生NH3,可用化学平衡移动原理解释,不符合题意;
②合成氨反应为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,因此从平衡移动角度分析,700K比室温更不利于合成氨反应,不能用化学平衡移动原理解释,符合题意;
③啤酒内存在可逆反应CO2+H2O⇌H2CO3,开启啤酒瓶后,瓶内压强减小,平衡逆向移动,CO2逸出,产生大量泡沫,可用化学平衡移动原理解释,不符合题意;
④水的电离为H2O⇌H++OH-,为吸热过程,升高温度,平衡正向移动,水的离子积Kw增大,可用化学平衡移动原理解释,不符合题意;
⑤该反应为气体分子数不变的反应,缩小容器体积,压强增大,但平衡不发生移动,体系颜色变深是由于浓度增大引起,不可用化学平衡移动原理解释,符合题意;
综上,不能用化学平衡移动原理解释的是②⑤,B符合题意;
故答案为:B
【分析】能用化学平衡移动原理解释,则需存在可逆反应,且同时存在平衡移动过程,据此分析所给事实是否能用平衡移动原理解释。
10.【答案】B
【解析】【解答】先假定甲、乙的体积都不变,达到平衡后体系的压强增大。然后增大乙容器的体积,使乙容器的压强恢复到原压强,平衡向正反应方向移动,所以,若甲容器中SO3的转化率为P%,则乙的SO3的转化率将大于甲的,即大于P% ,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】甲相对乙来说相等于增大压强,平衡向逆反应方向移动,据此分析即可。
11.【答案】B
【解析】【解答】A.点p之后为平衡状态,可知升高温度, 的转化率降低,平衡向逆向移动,所以该反应为放热反应,故A错误;
B.该反应的正向为气体系数减小的反应,所以增大压强,平衡向正向移动,有利于提高 的转化率,故B正确;
C.q点为平衡状态,则 ,故C错误;
D.O点前,转化率升高的原因可能是体系尚未达平衡状态,反应仍在正向进行造成的,故D错误;
故选B。
【分析】A.依据温度对平衡移动的影响分析;
B.依据压强对平衡移动的影响分析;
C.依据平衡的实质分析;
D.O点前,体系尚未达平衡状态。
12.【答案】B
【解析】【解答】A.0-2min,v(P)=,A错误;
B. ,P和Q生成的物质的量之比为2/1,反应物M和N消耗的物质的量之比为1/2,B正确;
C.升高温度,会加快反应速率 ,C错误;
D.5min后,正逆反应速率相等,达到化学平衡,速率不是0,D错误。
故答案为:B。
【分析】本题主要考查化学反应速率的计算和化学平衡相关知识。
首先分析题干,密闭2L恒容容器中,M和N发生反应生成P和Q。
再分析图表,生成物P和Q随着时间,物质的量逐渐增大,5min时,物质的量不在发生变化。
化学方程式:
起始: 1ml 2ml 0 0
变化: 0.8ml 1.6ml 1.6ml 0.8ml
物质的量之比:1 :2 :2 : 1
即化学计量数之比。
化学反应速率:单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。
关系:反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。
化学反应速率的影响因素:
浓度:浓度越大,反应速率越快;
压强:气体反应,压强越大反应速率越快;
温度:温度越高,反应速率越快;
催化剂:正催化剂,反应速率加快,福催化剂,反应速率减慢;
接触面积:接触面积越大,反应速率越快;
稀有气体或不参加反应气体对反应速率的影响:
恒温恒容:虽然改变压强,但是未改变反应气体分压,即没有改变反应物的浓度,故不改变反应速率;
恒温恒压:充入气体,使反应容器容积扩大,虽未减小压强但是减小反应气体分压,即降低反应物浓度,反应速率降低。
13.【答案】C
【解析】【解答】①工业合成氨的反应为放热反应,温度升高,平衡左移,不利于氨气的生成,应为低温,不能用勒夏特列原理解释;故①选;
②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⇌H++Cl-+HClO,因为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,所以可以勒夏特列原理解释,故②不选;
③催化剂不影响平衡移动只能够加快化学反应速率,所以不能用勒夏特列原理解释,故③选;
④增大反应物氧气浓度,平衡向正反应方向移动,所以能增大二氧化硫转化率,可以用平衡移动原理解释,故A不选;
故答案为:C。
【分析】勒夏特列原理是指改变影响化学平衡的一个因素,平衡将会向减弱这种改变的方向移动,存在化学平衡的反应事实才有可能利用勒夏特列原理解释。
14.【答案】C
【解析】【解答】A.根据“先拐先平数值大”,可知T1
C.图中点3的转化率小于同温下的平衡转化率,说明点3反应正向进行,反应速率:v正>v逆,选项C符合题意;
D.曲线a速率加快、平衡没移动,若m+n=p,曲线a可能使用了催化剂或加压,选项D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据“先拐先平数值大”;
B.根据影响化学平衡移动的因素分析;
C.依据一定条件下转化率与平衡转化率的大小比较判断;
D.依据影响反应速率和化学平衡的因素分析。
15.【答案】C
【解析】【解答】A.增大压强,平衡右移,常数不变,故A不符合题意;
B.加入催化剂,速率增大,氨气浓度不变,故B不符合题意;
C.恒容时,嫁娶氢气,平衡向右移动,故C符合题意;
D.恒容时,充入氮气。氢气转化率增大,故D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A.常数与温度有关;
B.加入催化剂,平衡浓度不变;
C.恒容时,增加反应物的量平衡向右移动;
D.恒容是充入氮气,氢气的转化率增大。
16.【答案】C
【解析】【解答】A.ac段,时间从2min变成10min,的物质的量0.4ml变成1.2ml,该反应容器容积为2L,所以的平均反应速率为,A不符合题意;
B.图示分别为160℃、200℃条件下的两个平衡,由图可知ac线先达到平衡,即该平衡反应速率快,为200℃条件下达到的平衡,则bd线为160℃条件下达到的平衡,所以c的速率最快,B不符合题意;
C.依据题目信息, CO和起始浓度均为,结合图示,160℃条件下,的浓度变化值为,列出平衡三段式进行计算:
平衡常数:
所以160℃时,该反应的平衡常数K=9,C符合题意;
D.该反应所有反应物均为气体,依据质量守恒定律,气体总质量保持不变,而反应容器也是固定为2L,则密度一直保持不变,不能作为判断是否达到平衡状态的标准,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据计算;
B.ac先达到平衡,说明ac对应的温度更高,故逆反应速率c>d,由d点生成物浓度高于b点,故逆反应速率d>b;
C.列出反应的三段式结合平衡常数的表达式计算;
D.该反应的密度始终不变。
17.【答案】C
【解析】【解答】A.结合原子守恒可写出方程式为: ,[Cu(NH3)4]SO4溶液中, ,产生的氨气溶于水电离出OH-,同时Cu2+水解产生H+,且电离出OH-的量远远大于水解产生的H+的量,导致溶于显碱性,A不符合题意;
B.加热[Cu(NH3)4]SO4溶液,氨气快速逸出, 正向移动,B不符合题意;
C.加热浓缩[Cu(NH3)4]SO4溶液,氨气快速逸出, 正向移动,再冷却结晶,获得CuSO4晶体,而不是混有CuSO4晶体,C符合题意;
D.[Cu(NH3)4]SO4难溶于酒精,也就是乙醇,故加入乙醇后,[Cu(NH3)4]SO4的溶解度减小,可析出大颗粒[Cu(NH3)4]SO4晶体,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】 A.利用硫酸铜和氨水可以反应得到
B.加热后可以促使氨气挥发使平衡右移
C.加热过程中将氨气挥发冷却结晶得到的是硫酸铜晶体
D.根据题意 易溶于水,难溶于酒精, 即可判断
18.【答案】C
【解析】【解答】A.固体的量不会影响化学反应速率,A选项是错误的;
B.粗锌中的杂质与锌单质以及 稀硫酸 可以构成原电池,可以加快化学反应速率,B选项是正确的;
C.向盐酸中加入氯化钠溶液,相当于稀释了盐酸,浓度减小了,反应速率减慢,C选项是错误的;
D. 在给定条件下,达到平衡时,可逆反应完成程度达到最大 ,即达到了该条件下的限度。
故答案为:C。
【分析】A.固体的量不会影响化学反应速率,因为固体的浓度可以看成是常数;
B.构成原电池可以加快反应速率;
C.减小反应物的浓度,化学反应速率减慢;
D.在给定条件下,达到平衡时,可逆反应完成程度达到最大 ,即达到了该条件下的限度。
19.【答案】B
【解析】【解答】A.反应起始时仅通入一定量的A(g),随着反应进行,c(A)逐渐减小,则曲线b代表物质A的浓度变化,A不符合题意;
B.说明该反应为吸热反应,由可得反应物的总键能大于生成物的总键能,则的总键能大于的总键能,键能与物质的量无关,B符合题意;
C.时表示,但后,反应物A的浓度依然减小,则反应未达到平衡状态,C不符合题意;
D.在绝热条件下反应时,该反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,则恒温条件下反应向正反应方向移动,在恒温条件下反应时的平衡转化率大于在绝热条件下反应时的平衡转化率,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A、A为反应物,浓度逐渐减小;
B、反应物的总键量大于生成物的总能量,反应放热,反之反应吸热;
C、化学平衡判断:1、同种物质正逆反应速率相等,2、不同物质速率满足:同侧异,异侧同,成比例,3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变,4、左右两边化学计量数不相等,总物质的量、总压强(恒容)、总体积(恒压)不变,5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算,6、体系温度、颜色不变;
D、升高温度平衡朝吸热方向移动。
20.【答案】A
【解析】【解答】由图可知,开始时平衡正向移动,t1→t2达到平衡,且t2→t3平衡逆向移动时t3→t4达到平衡,t4→t5时平衡不移动,则C的百分含量最高的一段是t1→t2。
故答案为:A。
【分析】正反应速率大于逆反应速率速率时,平衡正向移动,导致C的百分含量增大,以此来解答。
21.【答案】(1)2CO(g)+2H2(g)= CH4(g)+CO2(g) ΔH=-237.2 kJ·ml-1
(2)常压;随着温度升高,热裂解反应速率加快;CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)
(3)25%(或0.25或25.00%);
【解析】【解答】(1)①
②
根据盖斯定律②-①得, ;
(2)正反应气体系数和增大,减压有利于平衡正向移动,利用乙酸制氢,不选择高压,选择常压;
①热裂解正反应吸热、脱羧基反应正反应放热,升高温度,热裂解反应速率加快,热裂解反应正向进行,而脱羧基反应逆向进行,所以650℃之后氢气产率高于甲烷;
②和在高温下反应生成和,所以在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而的产率下降,反应的化学方程式为:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g);
(3)设通入乙酸的物质的量为aml,热裂解反应消耗乙酸30%,则反应生成CO的物质的量是0.6aml、氢气的物质的量是0.6aml;脱羧基反应消耗乙酸50%,则反应生成甲烷的物质的量是0.5aml、二氧化碳的物质的量是0.5aml,剩余乙酸的物质的量是0.2aml;容器内气体总物质的量是0.2aml+0.5aml+0.5aml+0.6aml+0.6aml=2.4aml, 体积分数为25%;脱羧基反应的平衡常数=。
【分析】(1)盖斯定律的应用要注意,判断列出的热化学方程式的对应关系,左右两边相同的物质互相抵消则相加,在同一边相同的物质互相抵消则相减;
(2)压强的选择可以结合化学平衡移动进行判断;
① 随着温度的升高化学反应速率加快;
② 一氧化碳和水针器反应生成氢气和二氧化碳;
(3)可结合三段式进行判断,分压平衡常数可以结合压强之比等于物质的量之比进行判断。
22.【答案】(1)<
(2)60%;15
(3)B;C
(4)储氢过程放热,80℃~120℃范围内升温平衡逆向移动;升温催化剂活性降低;HCO分解
【解析】【解答】(1)如图1所示,反应I随升高(即温度降低)K增大,故;反应II随升高(即温度降低)K增大,故,所以;
(2)和CO分别是反应I和II的产物,达到平衡时,容器中为0.02ml,CO为0.04ml,故
反应I:
反应II:
转化率:;
达到平衡时: ,故反应I的平衡常数:;
(3)A.由表格可知,反应I快速放热,反应II慢速吸热,故反应I的活化能低于反应II,, ,即,A不正确;
B.增大氨碳比,过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应,促进平衡正移,有利于提高尿素产率,B正确;
C.实际生产中若选择曲线a,当氨碳比为4.0时,二氧化碳转化率已经很高,增大氨碳比,虽然二氧化碳转化率增高,但是氨气经济价值比二氧化碳高,因此继续增大氨碳比不划算,故应控制在4.0左右最好,C正确;
D.根据总反应,增加水碳比,可以理解为二氧化碳量不变,水的量增大,平衡逆向移动,二氧化碳转化率减小,因此根据图像得到曲线a的水碳比小于曲线b,减小水碳比,有利于平衡正向移动,利于尿素生成,D不正确;
故答案为:BC。
(4)随温度升高,催化加氢的转化率下降,可能为储氢过程放热,80℃~120℃范围内升温平衡逆向移动;该过程用到催化剂,升温可能导致催化剂活性降低,转化率降低;温度较高时,会受热分解,转化率降低。
【分析】(1)结合图像,温度与平衡常数大小关系,判断两个反应的,,从而判断 △H1-△H2 的大小
(2)列出三段式,算出各物质平衡浓度,带入即可计算平衡常数
(4)转化率先增大,后减小,该过程使用催化剂,可能是温度过高,影响催化剂活性
23.【答案】(1)+247.1;升高温度
(2)<;
(3)MgO;此条件下合成气产率高
(4)III
(5)1;0.2ml/(L·min)
【解析】【解答】(1)①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ·ml-1②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ·ml-1
①-②可得到CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),则根据盖斯定律可知△H=+205.9 kJ·ml-1-(-41.2 kJ·ml-1)= +247.1 kJ·ml-1,因此该反应为吸热反应,要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为升高温度,
故答案为+247.1;升高温度;(2)同一个物质在不同的温度下所占的体积分数不同,因CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247.1 kJ·ml-1,该反应为吸热反应,则升高温度则有利用平衡向正反应方向移动,导致CH4的体积分数降低,CO的体积分数升高。已知b>a>c,根据图表信息可知,T1<T2;T1下该反应的CH4与CO的体积分数均为a,则设CH4转化浓度为x ml/L,
则根据T1下该反应的CH4与CO的体积分数均为a易知, ,解得x= ,所以平衡常数 ,
故答案为<; ;(3)从表中可以看出,MgO的原料转化率较高,且合成气的产率较高,所以选择MgO作为载体,
故答案为MgO;此条件下合成气产率高;(4)由于不能确定容器Ⅱ中二氧化碳的体积分数是否达到最小值,因此不能确定Ⅱ是否达到平衡状态,若未达平衡,压强越高反应逆向移动,相同时间内二氧化碳的含量越高,p3时,二氧化碳Ⅲ的含量比Ⅱ高,故Ⅲ到达平衡,
故答案为III;(5)组别1中c(CO)=0.24ml/L,c(H2) =0.48 ml/L,初始速率v正=0.361 ml/(L·min);则依据ν正=k正cm(CO)·cn(H2)可知,①0.361 ml/(L·min)=k正×(0.24 ml/L)m×(0.48 ml/L)n;同理,根据表格数据可得②0.720 ml/(L·min)=k正×(0.24 ml/L)m×(0.96 ml/L)n;③0.719 ml/(L·min)=k正×(0.48 ml/L)m×(0.48 ml/L)n;则②/①可得2=2n,即n=1;③/①得2=2m,则m=1;代入①得k正=3.134 L /min·ml。若该温度下平衡CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),组别1的产率为25%,设转化的CH4的物质的量浓度为y ml/L,则
则 ,则y=0.12,则c(CO)=2y=0.24ml/L,c(H2) =2y=0.24 ml/L,k正是与温度有关的速率常数,保持不变,则依据给定公式可得ν正=k正c(CO)·c(H2)= 3.134 L /min·ml×0.24ml/L×0.24ml/L=0.180 0.2 ml/(L·min),
故答案为1;0.2ml/(L·min)。
【分析】(1)依据盖斯定律作答;(2)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)反应吸热,依据外因对化学反应速率与化学平衡的综合影响来分析;结合表格数据,依据升高温度对物质体积分数的影响效果判断温度高低,再利用甲烷与CO的平衡体积分数相等计算出转化的甲烷的物质的量,列出三段式,根据平衡常数的表达式计算解答;(3)依据表格数据,选择合成CO和氢气量最多的物质作为载体;(4)根据温度和压强对平衡的影响,结合平衡状态的特征回答;(5)结合表格中三组数值,列出三个方程,解方程组即可求出n的值;再列出三段式,分别求出c(CO)与c(H2)的值,带入通式求得v正。
24.【答案】(1);
(2);减小
(3)
【解析】【解答】(1)前 ,消耗A的物质的量为1ml-0.85ml=0.15ml,则平均反应速率 ;由表格数据可知,达平衡时,A剩余0.8ml,消耗A的物质的量为1ml-0.8ml=0.2ml,则生成C为0.2ml,B为固体,由化学计量数可知,反应前后气体物质的量不变,始终为1ml,则 的平衡体积分数为 ;
(2)由(1)知,平衡时,c(A)=0.4ml/L,c(C)=0.1ml/L,则该温度下该反应的平衡常数为 ;该反应为放热反应,则随着反应温度升高,平衡逆向移动,该反应的平衡常数减小;
(3)保持温度不变,则平衡常数不变,设C的转化量为x ml/L,则可列出三段式(ml/L): , ,解得x=0.8ml,则达平衡时, 的转化率为 。
【分析】(1)根据5秒内A的浓度变化量即可计算出速率的大小,根据平衡时的总物质的量计算出平衡时C的物质的量即可
(2)根据平衡时的数据结合三行式计算出平衡时的浓度再利用公式K=c(C)/c(A)计算,根据正反应的放热,即可判断升高温度K的变化
(3)根据平衡常数不变,利用三行式进行计算
25.【答案】(1)放热;E1﹣E2
(2)减小
(3)减小;减小;不
【解析】【解答】(1)根据图中信息得到:反应物的总能量高于生成物的总能量,反应是放热反应,焓变=产物的总能量-反应物的总能量,图中,E1是普通分子变为活化分子吸收的能量,E2 是活化分子之间的反应生成产物的能量变化,E1-E2 是反应物和产物的能量之差,反应是放热的,△H =E1-E2 <0;
本题答案为:放热, E1-E2 。
(2)当反应达到平衡时,升高温度,化学反应向着吸热方向进行,即逆向进行,所以反应物A的转化率减小;
本题答案为:减小。
(3)加入催化剂能降低反应的活化能,所以E1减小,E2减小;催化剂只能加快化学反应速率,不能使化学平衡移动;
本题答案为:减小,减小,不。
【分析】(1)反应物的总能量高于生成物的总能量,是放热反应,焓变等于二者之差;
(2)对于放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小;
(3)催化剂能够降低活化能,但平衡不移动。反应步骤
反应方程式
Ⅰ
2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) △HⅠ
快速放热
Ⅱ
NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(g) △HⅡ
慢速吸热
CH4(g)+
CO2(g)
2CO(g)+
2H2(g)
起始(ml/L)
1
1
0
0
转化(ml/L)
x
x
2x
2x
平衡(ml/L)
1-x
1-x
2x
2x
CH4(g)+
CO2(g)
2CO(g)+
2H2(g)
起始(ml/L)
0.24
0.48
0
0
转化(ml/L)
y
y
2y
2y
平衡(ml/L)
0.24-y
0.48-y
2y
2y
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