2025届高考化学一轮复习专项练习单元质检卷七化学反应速率和化学平衡

这是一份2025届高考化学一轮复习专项练习单元质检卷七化学反应速率和化学平衡，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1.在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
2.在反应aA(g)+bB(g)cC(g)达到平衡时,压强不变,给体系加热时混合气体对H2的相对密度增大,下列说法正确的是( )
A.a+b>c,正反应放热 B.a+b>c,正反应吸热
C.a+b3.一定条件下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-Q kJ·ml-1(Q>0),下列说法正确的是( )
A.升高温度,逆反应速率减小
B.当混合气体的密度不再发生变化时,说明反应达到平衡状态
C.达到平衡时反应放出的热量可达Q kJ
D.达到平衡时,v(N2)=3v(H2)
4.在密闭容器中加入CaSO4和CO,在一定温度下,发生反应:
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=+218.4 kJ·ml-1
CO的反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.CaO是固态,不能用CaO表示反应的快慢
C.图示中t1时改变的条件可能是减小c(CO),同时增大c(SO2)
D.图示中t1时改变的条件可能是增大压强
5.在2 L的恒容密闭容器中,充入1 ml A和3 ml B,并在一定条件下发生反应A(s)+3B(g)2C(g)。若经3 s后测得C的浓度为0.6 ml·L-1,下列选项说法正确的组合是( )
①用A表示的反应速率为0.1 ml·L-1·s-1
②用B表示的反应速率为0.4 ml·L-1·s-1
③3 s时生成C的物质的量为1.2 ml
④3 s时B的浓度为0.6 ml·L-1
A.①②④ B.①③④C.仅③④ D.②③④
6.在一容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法不正确的是( )
A.增加H2O(g)的量,消耗H2的速率不变
B.将容器的体积缩小一半,其反应速率加快
C.保持体积不变,充入氩气,其反应速率不变
D.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减慢
7.
燃煤工业锅炉烟气中含有1%~3%的CO和0.02%~0.04%的NO,在新型催化剂作用下可消除CO和NO两种有害气体,反应机理如图所示,在反应过程中CO可被O2氧化。下列说法中正确的是( )
A.温度越高越有利于有害气体消除
B.O2浓度越大催化除杂效果越好
C.催化反应的速率由氧化吸附过程决定
D.总反应方程式为2NO+2CON2+2CO2
8.某温度下,反应2A(g)B(g) ΔH>0在密闭容器中达到平衡,平衡后=a,若改变某一条件,反应足够时间后再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )
A.在该温度下,保持容器容积固定不变,向容器内补充了B气体,则aB.在温度、压强不变的条件下再充入少量B气体,则a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则aD.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
9.在恒容密闭容器中进行反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比[]投料(如图中曲线①②③),测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.氢碳比:①<②<③
C.其他条件不变的情况下,增大容器的体积可提高CO2的转化率
D.若起始CO2的浓度为2 ml·L-1、H2为4 ml·L-1,在图中曲线③氢碳比条件下进行,则400 K时该反应的平衡常数约为1.7
10.将1 ml N2O5置于2 L密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g);②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时,c(O2)=0.2 ml·L-1,c(NO2)=0.6 ml·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.3.2 B.0.2C. D.
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下化学反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
12.工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸,发生反应如下:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20 ml的CH3OH(g)和0.22 ml的CO,测得平衡时甲醇的转化率随温度变化如图所示。已知在T2温度下,达到平衡时容器的容积为2 L。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.缩小容器容积,既能加快反应速率,又能提高乙酸的产率
C.温度为T1时,该反应的正反应速率:B点大于A点
D.温度为T2时,向上述已达到平衡的恒压容器中,再通入0.12 ml CH3OH和0.06 ml CO的混合气体,平衡不移动
13.
在容积一定的密闭容器中,充入一定量的NO和足量碳发生化学反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v(正)>v(逆)
C.若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD,则有pC=pD>pB
D.若该反应为T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K114.
某温度下,在起始压强为80 kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH,该反应的反应历程分两步进行,其速率方程和反应过程中的能量变化如下:
①2NO(g)N2O2(g) v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) v2正=k2正c(N2O2)·c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)
下列说法正确的是( )
A.NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能是E5-E3
B.一定温度下,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=
C.升高温度,NO氧化反应的化学平衡向逆反应方向移动
D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合反应(忽略2NO2N2O4),NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp=
15.
温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 ml NO2,发生化学反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间后,测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.T℃时,该反应的化学平衡常数为
B.图中c点所示条件下,v(正)>v(逆)
C.向a点平衡体系中充入一定量的NO2,达到平衡时,NO2的转化率比原平衡大
D.容器内的压强:pa∶pb>6∶7
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. (12分)将一定量的纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
(1)该反应的焓变ΔH (填“>”“<”或“=”,下同)0,熵变ΔS 0。
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 (填序号)。
A.2v正(NH3)=v逆(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(3)根据表中数据计算,在25.0 ℃时,反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K= 。
(4)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25 ℃下达到平衡状态。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
17.(12分)氮元素能形成多种多样的化合物。
(1)已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57.20 kJ·ml-1,t℃时,将一定量的NO2、N2O4充入一个容积为2 L的恒容密闭容器中,浓度随时间变化关系如下表所示:
①c(X)代表 (填化学式)的浓度,该反应的平衡常数K= 。
②20 min时改变的条件是 ;重新达到平衡时,N2O4的转化率将 (填选项前字母)。
a.增大b.减小
c.不变d.无法判断
③t℃时,下列情况不能说明该反应处于平衡状态的是 。
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的颜色不再变化
C.混合气体的气体压强保持不变
D.N2O4与NO2的物质的量之比为10∶3
④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 ml、n(N2O4)=1.2 ml ,则此时v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 225 kJ·ml-1
则使1 ml N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是 。
18. (12分)NO2、NO、CO、N等是常见大气污染物和水污染物,研究NO2、NO、CO、N等污染物的处理对建设美丽中国具有重要的意义。
(1)已知:①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g),该反应的平衡常数为K1。断开1 ml下列物质的所有化学键时所消耗能量分别为:
②N2(g)+O2(g)NO(g) ΔH=+89.75 kJ·ml-1 K2
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-112.3 kJ·ml-1 K3
写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式: ,此反应的平衡常数K= (用K1、K2、K3表示)。
(2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g),某温度下,在1 L密闭容器中充入0.1 ml NO2和0.2 ml CO,此时容器的压强为1 atm,5 s时反应达到平衡,容器的压强变为原来的,则反应开始到平衡时CO的平均反应速率为v(CO)= 。若此温度下,某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为a ml·L-1、0.4 ml·L-1、0.1 ml·L-1、1 ml·L-1,要使反应向逆反应方向进行,a的取值范围为 。
19. (12分)(1)一定条件下,将2 ml SO2与1 ml O2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是 。
A.混合气体的密度保持不变
B.SO2的转化率保持不变
C.SO2和O2的物质的量之比保持不变
D.O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等
(2)已知反应2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH<0,在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是 。
A.压强 B.温度 C.催化剂
(3)
CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。现在向体积为1 L的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入1 ml CO和2 ml H2,测定不同时刻、不同温度(T/℃)下容器中CO的物质的量如下表:
请回答:
①T1 (填“>”或“<”或“=”)T2,理由是 。已知T2℃时,第20 min时容器内压强不再改变,此时H2的转化率为 ,该温度下的化学平衡常数为 。
②若将1 ml CO和2 ml H2通入原体积为1 L的恒压密闭容器(如图乙所示)中,在T2℃下达到平衡,此时反应的平衡常数为 ;若再向容器中通入1 ml CH3OH(g),重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量 (填“变大”“变小”或“不变”)。
20.(12分)Bdensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0
在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。
(2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)·x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v(正)= min-1。
(3)由上述实验数据计算得到v(正)~x(HI)和v(逆)~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。
单元质检卷(七) 化学反应速率和化学平衡
1.A 达到平衡状态时,正反应生成NO2的速率应是逆反应生成O2速率的2倍,A项符合题意。该反应前后气体分子总数不相等,反应未达到平衡时气体压强不断变化,若反应容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B项不符合题意。NO2是红棕色气体,其他气体均无色,若混合气体颜色保持不变,则c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C项不符合题意。反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则未达到平衡时平均相对分子质量不断变化,若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D项不符合题意。
2.B 压强不变时,给体系加热时混合气体对H2的相对密度增大,而气体的总质量不变,说明加热时平衡向气体物质的量减小的方向移动,分析各选项可得,只有B项符合题意。
3.C 升高温度,反应混合物中活化分子数目及活化分子百分数均增大,故正、逆反应速率均增大,A项错误。体积恒定的密闭容器中,反应物及生成物均为气体,混合气体的密度始终不变,不能由此判断是否达到平衡状态,B项错误。题目中未指明N2和H2的物质的量,若起始N2和H2的物质的量分别大于1ml 和3ml,则达到平衡时放出的热量可达到QkJ,C项正确。N2、H2的反应速率之比等于其化学计量数之比,则有3v(N2)=v(H2),D项错误。
4.C 升高温度,正、逆反应速率都增大,A项错误;用单位时间内固体质量变化可以表示化学反应的快慢,B项错误;图像中t1时,正反应速率减小,逆反应速率增大,改变的条件可能是减小反应物浓度,增大生成物浓度,C项正确;如果增大压强,CO的正、逆反应速率都会增大,只是增大的程度不同,D项错误。
5.C ①A为固体,不能用其浓度变化来表示反应速率,错误;②经3s后测得C的浓度为0.6ml·L-1,则有v(C)==0.2ml·L-1·s-1,v(B)=v(C)=×0.2ml·L-1·s-1=0.3ml·L-1·s-1,错误;③3s时生成C的物质的量为0.6ml·L-1×2L=1.2ml,正确;④由②分析可知,v(B)=0.3ml·L-1·s-1,故3s时B的浓度为c(B)=1.5ml·L-1-0.3ml·L-1·s-1×3s=0.6ml·L-1,正确。
6.A 增加H2O(g)的量,容器体积会增大,H2的浓度会瞬间减小,则消耗H2的速率瞬间减小,A项错误;将体积缩小,氢气的浓度增大,反应速率加快,B项正确;体积不变,充入氩气,H2、H2O(g)的浓度不变,反应速率不变,C项正确;压强不变,充入氖气,体积增大,H2、H2O(g)的浓度减小,反应速率减慢,D项正确。
7.C 根据图中信息可知,发生的化学反应为2NO+O22NO2,2NO2+4CON2+4CO2。在一定温度下,催化剂的活性能达到最大限度,有利于化学反应进行,能够消除有害气体,若温度过高会使催化剂失去活性,不利于消除有害气体,A项错误;O2浓度稍微增大,可以利于反应正向进行,但是O2浓度太大会把一氧化碳氧化,则不利于消除有害气体,B项错误;催化反应的速率是由慢反应决定的,即由氧化吸附过程决定,C项正确;根据反应2NO+O22NO2和2NO2+4CON2+4CO2可得总反应为2NO+O2+4CON2+4CO2,D项错误。
8.B A项,充入B后平衡时压强变大,正向移动程度变大,变小,即a>b;B项,充入B,新平衡状态与原平衡等效,不变,即a=b;C项,在其他条件不变的情况下,升温时平衡右移,变小,即a>b;D项,保持温度、压强不变,充入惰性气体相当于减压,平衡左移,变大,即a9.D 根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,ΔH<0,A项错误;氢碳比越大,CO2的转化率越高,根据图像可知,在温度相等的条件下,CO2的转化率:①>②>③,则氢碳比:①>②>③,B项错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的体积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,会使CO2的转化率减小,C项错误;根据图像可知,400K时曲线③中CO2的转化率是50%,这说明消耗CO21ml·L-1,则消耗氢气3ml·L-1,生成乙醇和水蒸气分别是0.5ml·L-1、1.5ml·L-1,剩余CO2和氢气分别是1ml·L-1、1ml·L-1,则该温度下平衡常数K=≈1.7,D正确。
10.B N2O5分解得到N2O4,然后N2O4又部分转化为NO2(g),平衡时c(O2)=0.2ml·L-1,c(NO2)=0.6ml·L-1,则平衡时c(N2O4)=2c(O2)-c(NO2)=0.2ml·L-1×2-×0.6ml·L-1=0.1ml·L-1,平衡时c(N2O5)=-2c(O2)=0.5ml·L-1-0.2ml·L-1×2=0.1ml·L-1,故反应①的平衡常数K==0.2。
11.A 升高温度,平衡逆向移动,则X的转化率变小,A项正确。增大压强,平衡正向移动,根据勒夏特列原理分析,由于容器的体积减小,则达到新平衡后X的浓度仍变大,B项错误。充入一定量的Y,平衡正向移动,X的转化率增大,但Y的转化率减小,C项错误。使用适当催化剂可改变化学反应速率,但平衡不移动,则X的体积分数不变,D项错误。
12.BD 根据图像可知,随着温度升高甲醇的平衡转化率降低,说明温度升高时平衡向逆反应方向进行,则该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0,A项错误;缩小容器的容积,相当于增大体系压强,反应速率加快,且平衡正向移动,乙酸的产率提高,B项正确;根据图像,T1温度下A点未达到平衡,反应向正方向进行,该反应的正反应速率A点大于B点,C项错误;T2温度下,反应达到平衡时甲醇的转化率为60%,根据“三段式”分析:
CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)
n(始)/ml0.200.220
n(转)/ml0.120.120.12
n(平)/ml0.080.100.12
达到平衡时容器的容积为2L,c(CH3OH)=0.04ml·L-1,c(CO)=0.05ml·L-1,化学平衡常数K==500,再充入0.12mlCH3OH和0.06mlCO,此时气体总物质的量与原平衡时气体总物质的量相等,即容器的容积为4L,此时c(CH3OH)==0.05ml·L-1,c(CO)==0.04ml·L-1,此时的浓度商Q==500,说明平衡不移动,D项正确。
13.B 由图可知,温度越高,平衡时c(NO)越大,说明升高温度时平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应,则ΔH<0,A项错误。T2时达到平衡状态,c(NO)处于B点,若反应体系处于状态D,此时反应正向进行,使c(NO)最终减小到B点状态,则有v(正)>v(逆),B项正确。该反应前后气体体积不变,压强和温度成正比例关系,B点和D点的温度均为T2,则有pD=pB;C点温度高于D点,则有pC>pD,综上可得压强:pC>pD=pB,C项错误。该反应的ΔH<0,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,由于T1K2,D项错误。
14.BC 整体的反应速率取决于慢反应,活化能越大,反应速率越慢,根据图示可知活化能大的步骤为第二步反应,活化能为E4-E2,A项错误;反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=,而对于反应①平衡时正、逆反应速率相等,即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2),所以K1=,同理可得反应②的平衡常数K2=,所以K=K1·K2=,B项正确;根据图示可知该反应的反应物能量高于生成物能量,所以为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C项正确;设等物质的量的NO和O2分别为40ml,NO的平衡转化率为40%,根据“三段式”分析:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
起始/ml40400
转化/ml16816
平衡/ml243216
刚性容器中气体的压强之比等于物质的量之比,起始气体的总物质的量为80ml,起始压强为80kPa,则平衡时p(NO)=24kPa,p(O2)=32kPa,p(NO2)=16kPa,Kp=,D项错误。
15.BD 由反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)可知,容器体积越大,压强越小,反应向正方向进行,NO2的转化率提高。由图像可知,反应相同时间,a、b点均已达到平衡状态,c点还未达到平衡。
a点时反应达到平衡,NO2转化率为40%,根据“三段式”分析:
2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)
开始/ml100
反应/ml0.40.20.4
平衡/ml0.60.20.4
T℃时,该反应的化学平衡常数为K=,A项错误;
图中c点还未达到平衡,反应向正方向进行,v(正)>v(逆),B项正确;
向a点平衡体系中充入一定量的NO2,等效于加压,平衡逆向移动,NO2的转化率降低,C项错误;
由A项分析可知a点时容器内气体物质的量为1.2ml;b点时根据“三段式”分析:
2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)
开始/ml100
反应/ml0.80.40.8
平衡/ml0.20.40.8
则b点容器内气体总物质的量为1.4ml,由于V16∶7,D项正确。
16.答案 (1)> > (2)BC (3)6.1×107 (4)增大
解析 (1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,则有ΔH>0;该反应是气体体积增大的反应,则有ΔS>0。
(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有v正(NH3)=2v逆(CO2),A项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反应达到平衡,B项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在变,而容器容积不变,依ρ=可知,混合气体的密度也在变,所以混合气体的密度不变时,说明反应达到平衡,C项符合题意;反应产物中NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1,密闭容器中氨气的体积分数始终不变,D项不符合题意。
(3)由表中数据可知,在25.0℃时,平衡气体的总浓度为4.8×10-3ml·L-1,则有c(NH3)=3.2×10-3ml·L-1,c(CO2)=1.6×10-3ml·L-1,则反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=≈6.1×107。
(4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。
17.答案 (1)①NO2 0.9 ②向容器中加入0.8 ml NO2 b ③AD
④> (2)1 793 kJ
解析 (1)①X、Y的起始浓度分别为0.2ml·L-1、0.6ml·L-1,10min时达到平衡,X浓度增大了0.4ml·L-1、Y的浓度减小0.2ml·L-1,由于NO2、N2O4按物质的量之比2∶1反应,则X为NO2、Y为N2O4;平衡常数K==0.9。②20min时,Y(N2O4)的浓度不变,X(NO2)的浓度增大了0.4ml·L-1,改变的条件应是增大NO2的浓度,等效为增大压强,平衡向生成N2O4的反应方向移动,N2O4的转化率降低,故选b。③密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以混合气体的密度保持不变不能说明该反应处于平衡状态,A项符合题意;颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再变化说明反应处于平衡状态,B项不符合题意;反应前后气体物质的量不相等,所以混合气体的气体压强保持不变时可以说明反应处于平衡状态,C项不符合题意;N2O4与NO2的物质的量之比为10∶3时反应不一定处于平衡状态,D项符合题意,故选AD项。④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6ml 、n(N2O4)=1.2ml,则此时浓度商Q==0.15<0.9,所以反应向正反应方向进行,则v(正)>v(逆)。
(2)设1mlN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为QkJ,则190kJ·ml-1×2+390kJ·ml-1×8+QkJ·ml-1-946kJ·ml-1×3-460kJ·ml-1×8=-1225kJ·ml-1,解得Q=1793。
18.答案 (1)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-759.8 kJ·ml-1
(2)0.008 ml·L-1·s-1 0≤a<0.8
解析 (1)NO与CO反应生成无污染气体,则生成N2和CO2,化学方程式为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。反应①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)断裂反应物中化学键吸收的总能量为812kJ+1076kJ=1888kJ,形成生成物中化学键释放的总能量为1490kJ+632kJ=2122kJ,则该反应的ΔH=(1888-2122)kJ·ml-1=-234kJ·ml-1。根据盖斯定律,由①×2+③-②×2可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),则有ΔH=(-234kJ·ml-1)×2+(-112.3kJ·ml-1)-(+89.75kJ·ml-1)×2=-759.8kJ·ml-1。该反应的平衡常数K=。
(2)恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比。开始充入0.1mlNO2和0.2mlCO,气体压强为1atm,5s反应达到平衡,压强变为原来的,此时气体总物质的量为×(0.1ml+0.2ml)=0.29ml,设平衡时反应中消耗CO的物质的量为xml,根据“三段式”分析:
2NO2+ 4CO4CO2+N2
起始量/ml0.10.200
转化量/ml0.5xxx0.25x
平衡量/ml0.1-0.5x0.2-xx0.25x
则有0.1-0.5x+0.2-x+x+0.25x=0.29,解得x=0.04,故有v(CO)==0.008ml·L-1·s-1。该温度下,该反应的平衡常数为K=。此温度下,某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为aml·L-1、0.4ml·L-1、0.1ml·L-1、1ml·L-1,此时浓度商Q=,若使反应向逆反应方向进行,则有Q>K,即,解得a<0.8,故a的取值范围为0≤a<0.8。
19.答案 (1)B (2)B
(3)①< 相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时CO的变化量 50% 1.0 ②1.0 不变
解析 (1)SO2、O2和SO3都是气体,恒容反应时混合气体的密度始终不变,A项错误。反应正向进行,SO2的转化率增大,反应逆向进行,SO2的转化率减小,故SO2的转化率保持不变说明该反应达到平衡状态,B项正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为2∶1,与其化学计量数之比相等,则二者的物质的量之比始终等于2∶1,C项错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为1∶2时,该反应达到平衡状态,D项错误。
(2)由图可知,曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态。A项,若R表示压强,改变压强,平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。B项,若R表示温度,该反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,N2的体积分数减小,与图像符合。C项,若R表示催化剂,使用催化剂只能改变反应速率,但平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。
(3)①由表中数据可知,未达到平衡之前,相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时,则T2℃时化学反应速率快,根据温度越高反应速率越快可知,T1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(ml·L-1)120
转化浓度/(ml·L-1)0.510.5
平衡浓度/(ml·L-1)0.510.5
则20min时H2的转化率为×100%=50%,该温度下反应的化学平衡常数K==1.0。②若将1mlCO和2mlH2通入原体积为1L的恒压密闭容器中,在T2℃下达到平衡,由于温度不变,化学平衡常数不变,则此时反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1mlCH3OH(g),由于是恒压条件,该平衡与之前的平衡等效,重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。
20.答案 (1) (2) 1.95×10-3 (3)A、E
解析 (1)2HI(g)H2(g)+I2(g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)=0.784,则x(H2)=x(I2)=0.108,K=。
(2)到达平衡时,v(正)=v(逆),即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正·。在t=40min时,x(HI)=0.85,v(正)=k正x2(HI)=0.0027min-1×(0.85)2≈1.95×10-3min-1。选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X的转化率变小
B
增大压强
X的浓度变小
C
充入一定量Y
Y的转化率增大
D
使用适当催化剂
X的体积分数变小
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/(ml·L-1)
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)/(ml·L-1)
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2
化学键
N—H
N—N
N≡N
O—H
键能/(kJ·ml-1)
390
190
946
460
NO2
CO
CO2
NO
812 kJ
1 076 kJ
1 490 kJ
632 kJ
温度
不同时刻容器中CO的物质的量
0 min
10 min
20 min
30 min
40 min
T1
1 ml
0.8 ml
0.62 ml
0.4 ml
0.4 ml
T2
1 ml
0.7 ml
0.5 ml
a
a
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784