


还剩27页未读,
继续阅读
2020届高考化学二轮复习化学平衡常数作业 练习
展开
化学平衡常数
1、将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中,发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是()
A.C点对应状态的平衡常数K(C)=10-3.638
B.该反应的△H>0
C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态
D.30℃时,B点对应状态的v(正)<v(逆)
2、化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下:
2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×1030
2H2(g)+O2(g)2H2O(l)K2=2×1081
2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92
以下说法正确的是
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-82
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2
D.以上说法都不正确
3、温度为T℃时,向VL的密闭容器中充入一定量的A和B,发生的反应为A(g)+B(g)C(s)+xD(g) ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如表所示。下列说法不正确的是()
A.前10min的平均反应速率v(D)=0.3mol·L-1·min-1
B.该反应的平衡常数表达式为K=c(C)c2(D)/[c(A)c(B)]
C.若达到平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡不移动
D.反应至15min时,改变的条件可以是降低温度
4、某温度下,反应SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为()
A.2500B.100C.4×10-4D.2×10-2
5、在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表,建立平衡需要的时间为20s,则下列说法不正确的是
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.2
0.1
0.1
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.2
A.反应可表示为3X+Y2Z
B.建立平衡过程中,用Z表示的反应速率为v(Z)=0.005mol·L-1·s-1
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.若初始浓度:X为0.2mol·L-1,Y为0.2mol·L-1,Z为0.8mol·L-1,则平衡向右移动
6、在1.0L恒容密闭容器中放入0.10molX,在一定温度下发生反应:X(g)Y(g)+Z(g)ΔH<0,容器内气体总压强p随反应时间t的变化关系如图所示。以下分析正确的是()
A.该温度下此反应的平衡常数K=3.2
B.从反应开始到t1时的平均反应速率v(X)=mol·L-1·min-1
C.欲提高平衡体系中Y的百分含量,可加入一定量的X
D.其他条件不变,再充入0.1mol气体X,平衡正向移动,X的转化率减少
7、在2L的恒容密闭容器中充入A(g)和B(g),发生反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(s)
△H=akJ/mol实验内容和结果分别如下表和右图所示。下列说法正确的是
实验
序号
温度
起始物质的量
热量变化
A
B
Ⅰ
600℃
1mol
3mol
96kJ
Ⅱ
800℃
1.5mol
0.5mol
-
A.实验Ⅰ中,10min内平均速率v(B)=0.06mol/(L·min);
B.上述方程式中a=-160
C.600℃时,该反应的平衡常数是1.5
D.向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5molA和1.5molB,A的转化率减小
8、关于合成氨反应中平衡常数的讨论,一定正确的是()
A.平衡常数越大,则H2转化率越大
B.平衡常数越小,则平衡向逆反应方向移动
C.只改变某一条件使平衡常数增大,则正反应速率增大
D.只改变某一条件使平衡常数减小,则H2转化率减小
9、在某温度下,向一恒容密闭容器中加入一定量NH4I固体,发生如下两个反应:NH4I(s)NH3(g)+HI(g)平衡常数K1;2HI(g)H2(g)+I2(g)平衡常数K2,平衡时测得容器中c(H2)=1mol/L,c(HI)=2mol/L.下列说法正确的是( )
A.K1=16 B.K1=8 C.K2=1 D.K2=0.5
10、将一定量的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(容器体积不变,固体试样体积忽略不计),使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的部分平衡数据如图:下列说法中正确的是()
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
P1
12.0
P2
24.0
平衡气体总浓度/10-3mol·L-1
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
A.混合气体的平均相对分子质量M不再随时间变化时反应达平衡状态
B.15℃时NH2COONH4(s)分解的平衡常数约为2.0×10-9(mol/L)3
C.该反应△H>0,p2=2p1
D.若在恒温下将平衡体系体积减半,再达平衡后,c(NH3)和c(CO2)均比原平衡大
11、根据下列图示所得出的结论不正确的是
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000mol·L?1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L?1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42?)的关系曲线,说明溶液中c(SO42?)越大c(Ba2+)越小
12、在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)△H=QkJ/mol。相关条件和数据见下表:
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
50
30
n(D)平衡/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是
A.升高温度能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能,使活化分子百分数提高
B.实验III达平衡后,保持其他条件不变,再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移动
C.实验III达平衡后容器内的压强是实验1的9/10倍
D.K3>K2>K1
13、在80℃时,将0.40mol的四氧化二氮气体充入2L的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·L-1
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)/mol·L-1
0.00
0.12
0.20
0.20
0.20
0.20
(1)该反应的化学方程式为________________________。
(2)该反应在0~20s内N2O4的平均反应速率为____________。
(3)在80℃时该反应的平衡常数K值为______________。
(4)在20s时,浓度熵Qc_________(填“>”、“<”或“=”)平衡常数K。
14、在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);
(1)下列说法正确的是_____________________(填序号);
①温度为T1时,从反应平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=mol·L-1·min-1
②该反应为放热反应
③处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
(2)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为_____________________。
15、亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,工业上可用NO与Cl2合成,回答下列问题:
(1)一定条件下,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及有关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
反应
热化学方程式
平衡常数
①
2NO2+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1
K1
②
4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2
K2
③
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH3
K3
则ΔH3=________(用ΔH1、ΔH2表示);K3=________(用K1、K2表示)。
(2)300℃时,在一密闭容器中发生反应:2ClNO(g)2NO(g)+Cl2(g),其正反应速率表达式v正=k·cn(ClNO)。测得正反应速率和对应浓度的数据如表:
序号
c(ClNO)/(mol·L?1)
v正/(mol·L?1·s?1)
①
0.30
3.60×10?9
②
0.60
1.44×10?8
③
0.90
3.24×10?8
则n=________,k=________;达到平衡后,若减小压强,则混合气体的平均相对分子质量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)25℃时,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04molCl2发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH。已知:反应起始和平衡时温度相同。
①测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线a所示,则ΔH________(填“>”“<”或“不确定”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件时,测得压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线b所示,则改变的条件是_________________________________。
②图2是两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值(1gK)与温度的变化关系图象,其中正确的曲线是________(填“甲”或“乙”);m的值为________。
16、甲醇是重要的化工原料,又可作为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1;
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58kJ/mol;
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/mol。
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下表:
化学键
H—H
C-O
C≡O
H-O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
x
则x=___________。
(2)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图甲所示。α(CO)值随温度升高而___________(填“增大”或“减小”),其原因是_____;图中的压强由大到小为___________,其判断理由是_____________。
(3)若将1molCO2和2molH2充入容积为2L的恒容密闭容器中,在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K1___________KⅡ(填“>”“=”或“<”)。
②一定温度下,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。
a.容器中压强不变b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)d.2个C=0断裂的同时有6个H-H断裂
③若5min后反应达到平衡状态,H2的转化率为90%,则用CO2表示的平均反应速率为____,该温度下的平衡常数为___________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是___________。(填序号)。
a.缩小反应容器的容积b.使用合适的催化剂
c.充入Hed.按原比例再充入CO2和H2
17、近几年我国大面积发生雾霾天气,2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。空气中的CO、SO2、NOx等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。
(1)已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH1=-221.0kJ/mol
N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH2=+180.5kJ/mol
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH3=-746.0kJ/mol
用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_________________________________。
(2)已知由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2CO2+O。其正反应速率为v正=k正·c(CO)·c(O2),逆反应速率为v逆=k逆·c(CO2)·c(O),k正、k逆为速率常数。在2500K下,k正=1.21×105L·s-1·mol-1,k逆=3.02×105L·s-1·mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为_________________________(保留小数点后一位小数)。
(3)CO2可用来生产燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1。在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________________mol·(L·min)-1。
②氢气的转化率=________________________。
③下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。
A.升高温度B.充入0.5molCO2和1.5molH2
C.充入He(g),使体系压强增大D.将H2O(g)从体系中分离出去
(4)利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极室排出的溶液吸收NO2。与电源b极连接的电极的电极反应式为____________________________________。
(5)NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下,等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,分析可能的原因________________________。
18、NH3、N2H4在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题:
(1)①N2H4(g)N2(g)+2H2(g)△H1
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H2
③7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)△H3
△H3=___________(用含△H1和△H2的代数式表示),反应③的平衡行数表达式为K=___________。
(2)纳米钴的催化作用下,N2H4可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。当反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示。
该反应的△H_____________(填“>”或“<”)0,N2H4发生分解反应的化学方程式为_______________________________________________。
19、已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH=________(填“<”、“>”或“=”)0。
(2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20molA和0.80molB,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol·L-1·s-1。则6s时c(A)=________mol·L-1,C的物质的量为________mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为________,如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,平衡时A的转化率为________。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________。
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时,反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为________。
20、Ⅰ.(1)已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为______;反应1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常数K3为_______。
(2)在某一密闭容器中发生上述反应,改变反应的某一条件(混合气体的总物质的量不变),造成容器内压强增大,则下列说法中正确的是_____。
A.容器内气体的颜色变深,混合气体的密度增大
B.平衡不发生移动
C.I2(g)的转化率增大,H2的平衡浓度变小
D.改变条件前后,速率图象如图所示
Ⅱ.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的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
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”)。
(3)能判断该反应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(H2)正=V(H2O)逆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),判断此时温度为______℃。
(5)在800℃时,发生上述反应,某时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol/L(H2)=1.5mol/L、c(CO)=1mol/L、c(H2O)=3mol/L,则下一时刻,反应向_________填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
21、合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-93.0kJ/mol
(1)某温度下,在2L密闭容器中发生上述反应,测得数据如下:
时间/h
物质的量/mol
0
1
2
3
4
N2
2.0
1.83
1.7
1.6
1.6
H2
6.0
5.49
5.1
4.8
4.8
NH3
0
0.34
0.6
0.8
0.8
①0~2h内,v(N2)=____________。
②平衡时,H2的转化率为______;
该温度下,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=_______(mol/L)2。
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡后,NH3的浓度与上表中相同的为_______(填选项字母)。
A.a=l、b=3、c=0B.a=4、b=12、c=0
C.a=0、b=0、c=4D.a=l、b=3、c=2
(2)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热ΔH=-286.0kJ/mol,则用N2与水反应制NH3的热化学方程式为________________________________。
22、亚硝酸氯(ClNO)可由NO与Cl2在通常条件下反应得列,化学方程式为:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。
(1)在一定温度下,该反应于一恒容密闭容器中达到平衡,继续通入Cl2,逆反应速率_____(填增大、减少、不变)。
(2)己知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O):
化学键
N≡O
Cl-Cl
Cl-N
N=O
键能/kJ·mol-1
630
243
a
607
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)△H=-111kJ/mol,则a=_______。
(3)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图A:
①该反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
②反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=________mol/(L.min).
③T2时该反应的平衡常数K=________。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是___点,当n(NO)/n(Cl2)=1.5时,达到平街状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的______点。
23、在2L密闭容器内,加入0.100molCO气体和0.080molCuO固体,800℃时发生如下反应:2CuO(s)+CO(g)Cu2O(s)+CO2(g),n(CuO)随时间的变化如表:
时间(min)
0
1
2
3
4
5
n(CuO)(mol)
0.080
0.060
0.040
0.020
0.020
0.020
(1)用CO表示前2min内的化学反应速率=________。
(2)?计算此反应在800oC时的化学平衡常数k=______________。?若向平衡后的体系中加入CO和CO2各0.05mol,则此时v(正)_______v(逆)。
(3)用来还原CuO的CO可以用C和水蒸气反应制得。
已知:C(s)+O2(g)CO2(g)?H=-393.5kJ/mol,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)?H=-566kJ/mol,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)?H=-571.6kJ/mol,则C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)?H=__________。此反应的化学平衡表达式为:_______________________。
24、二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作做制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上以水煤气(CO、H2)为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1①
2CH3OH(g)CH3OCH(g)+H2O(g)△H=-24.5kJ·mol-1②
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.1kJ·mol-1③
回答下列问题:
(1)新工艺的总反应3H2+3COCH3OCH3+CO2的热化学方程式为____________________。
(2)已知一些共价键的键能如下:
化学键
H-H
C-H
C-O
O-H
键能(kJ·mol-1)
436
414
326
464
运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能____________kJ?mol-1。
(3)某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K=____________。
25、二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.7kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____________kJ·mol-1。
(2)在不同温度下按照相同物质的量投料发生反应①,测得CO的平衡转化率与压强的关系如图所示,下列说法正确的是_____________。
A.反应温度:T1>T2B.正反应速率:υ正(y)=υ正(w)
C.混合气体密度:ρ(x)>ρ(w)D.混合气体平均摩尔质量:M(y)
E.该反应的△S<0、△H<0,所以能在较低温度下自发进行
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。如图回答问题;催化剂中约为_____________时最有利于二甲醚的合成。
(4)高温时二甲醚发生分解反应:CH3OCH3CH4+CO+H2。迅速将二甲醚引入一个504℃的抽成真空的瓶中,在不同时刻t测定瓶内压强P总如下表。
t/min
0
10
20
30
40
50
P总/kPa
50.0
78.0
92.0
99.0
100
100
①该反应的平衡常数表达式为Kp=_____________。
②该反应的平衡常数Kp=_____________。(带单位。某一物质的平衡分压=总压×物质的量分数)
(5)一种以二甲醚作为燃料的燃料电池的工作原理如图所示。则其负极的电极反应式为_______________。该电池的理论输出电压为1.20V,则其能量密度E=_____________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW·h=3.6×106J,法拉第常数F=96500C·mol-1)。
参考答案
1、【答案】C
【解析】
A、C点对应平衡常数的负对数(-lgK)=3.638,所以C点对应状态的平衡常数K(C)=10-3.638,A正确;B、温度升高平衡常数的负对数(-lgK)减小,即温度越高K值越大,所以正反应是吸热反应,则△H>0,B正确;C、体系中两种气体的物质的量之比始终不变,所以NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态,C错误;D、30℃时,B点未平衡,最终要达平衡状态,平衡常数的负对数要变大,所以此时的(-lgQC)<(-lgK),所以QC>K,因此B点对应状态的v(正)<v(逆),D正确;答案选C。
2、【答案】B
【解析】A.常温下,NO分解产生O2的反应2NO(g)?N2(g)+O2(g)的平衡常数表达式式K1=,选项A错误;
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)K2=2×1081,所以2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K3=
=5×10-82,选项B正确;
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少,则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,选项C错误;
D.以上说明选项A、C错误,选项B正确。故选D错误。
答案选B。
3、【答案】B
【解析】A.由表格数据可知,10min时到达平衡,平衡时D的浓度变化量为3mol/L,故v(D)=3/10=0.3mol/(L·min);A正确;
B.由表格数据可知,平衡时A、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L,故1:x=1.5:3,所以x=2;可逆反应A(g)+B(g)C(s)+2D(g)的平衡常数表达式K=,B错误;
C.可逆反应A(g)+B(g)C(s)+2D(g),反应前后气体体积不发生改变,因此若达到平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡不移动,C正确;
D.由表格数据可知,改变条件瞬间,反应混合物的浓度不变,后来浓度增大,平衡向逆反应移动,该反应正反应为吸热反应,故改变条件应是降低温度,故D正确;
正确选项B。
4、【答案】C
【解析】某温度时,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K==50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1=,K1=1/k2=1/502=4×10-4,故选C。
5、【答案】C
【解析】A.根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知:△c(X):△c(Y):△c(Z)=0.15:0.05:0.1=3:1:2,则反应的方程式为3X+Y2Z,A正确;
B.反应达到平衡时生成Z是0.1mol/L,则用Z表示的反应速率为v(Z)=0.01mol/L÷20s=0.005mol·L-1·s-1,B正确;
C.该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,即向着生成Z的方向移动,但是温度不变,平衡常数不变,C错误;
D.根据表中数据可知该温度下平衡常数为,若初始浓度:X为0.2mol·L-1,Y为0.2mol·L-1,Z为0.8mol·L-1,则此时浓度熵是<6400,所以平衡向右移动,D正确;
6、【答案】D
【解析】由图像可知,反应开始时容器内的压强与平衡时的压强之比为0.5:0.9=5:9,则平衡时气体的总物质的量为0.1mol0.18mol,相比反应前,气体的物质的量增加了0.08mol,所以各物质的变化量均为0.08mol,X、Y、Z的平衡浓度分别为0.02mol/L、0.08mol/L、0.08mol/L。在t1时气体的总物质的量为0.1mol0.14mol,X的变化量为0.04mol。A.该温度下此反应的平衡常数K=,A不正确;B.从反应开始到t1时的平均反应速率v(X)=mol·L-1·min-1,B不正确;C.向平衡体系中加入一定量的X,平衡虽然向正反应方向移动,但是Y的百分含量降低,C不正确;D.其他条件不变,再充入0.1mol气体X,平衡正向移动,X的转化率减少,D正确。本题选D。
7、【答案】BC
【解析】A、.10min内C生成了1.2mol,则反应速率v(C)=1.2mol/(2L×10min)==0.06mol·L-1·min-1,速率之比等于化学方程式计量数之比,v(B)=1/2v(C)=0.06mol·L-1·min-1×1/2=0.03mol·L-1·min-1,故A错误;
B、根据图象中的变化量结合图表中热量变化计算,依据化学平衡三段式可知,
A(g)+B(g)2C(g)+D(s)△H=akJ/mol,
起始量(mol)1300
变化量(mol)0.60.61.20.696kJ
平衡量(mol)0.42.41.20.6
反应焓变是指1molA全部反应的热量变化,则a=96kJ/0.6mol=160kJ·mol-1,图象分析,先拐先平温度高,温度越高C物质的量越小,温度升高,平衡逆向进行,说明反应是放热反应,所以a=-160kJ·mol-1。故B正确;
C、由B中可知平衡浓度:c(A)=0.2mol·L-1,c(B)=1.2mol·L-1,c(C)=0.6mol·L-1,平衡常数K=0.62/0.2×1.2=1.5,故C正确;
、反应前后气体体积不变,等比等效,开始投入量A与B的物质的量之比为3:1,向实验Ⅱ的平衡体系中再充0.5molA和1.5molB,可以看作先投入0.5molA和0.5/3molB,两个平衡为等效平衡,再把剩余的B加入。增大B的浓度使平衡向正反应方向移动,则A的转化率增大,故D错误;
故选BC。
8、【答案】D
【解析】解:本题考查化学平衡常数的概念分析.
A、平衡常数是越大说明平衡正向进行程度越大,只随温度变化,若只改变温度,氢气转化率增大,但若同时改变其他条件时,氢气转化率可能减小,故A错误;
B、平衡常数越小,若只改变温度,说明反应进行程度越小,平衡逆向进行,若同时改变其他条件,平衡不一定逆向进行,故B错误;
C、反应是放热反应,降低温度平衡正向进行,平衡常数增大,反应速率减小,故C错误;
D、改变一个条件,若是升温,反应是放热反应平衡逆向进行,平衡常数减小,氢气转化率减小,故D正确;
故选D.
9、【答案】B
【解析】解:本题考查化学平衡建立的过程.
反应达到平衡时c(H2)=1mol/L,根据2HI(气)H2(气)+I2(气)可知,HI分解的浓度为2×1mol/L=2mol/L,反应达到平衡时c(HI)=2mol/L,所以NH4I分解平衡时生成c(HI)=2mol/L+2mol/L=4mol/L,所以平衡时NH3的浓度c(NH3)=4mol/L,所以K1=c(NH3)·c(HI)=2×4=8,K2==0.5,故选B.
10、【答案】B
【解析】试题分析:A、只有产物是气体,故反应过程中混合气体的平均相对分子质量——M不随时间变化,故不再随时间变化时反应达平衡状态,A项错误;B、需将15℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度:
c(NH3)=×2.4×10-3mol·L-1=1.6×10-3mol·L-1,c(CO2)=×2.4×10-3mol·L-1=0.8×10-3mol·L-1,K=(1.6×10-3)2×0.8×10-3≈0.2×10-8。B项正确;C、温度升高K增大,故为吸热反应,平衡总浓度后者是前者的两倍,故p2=2p1,C项正确;D、若在恒温下将平衡体系体积减半,平衡会正向移动,故再达平衡后,c(NH3)和c(CO2)均比原平衡大,D项正确;答案选A。
11、【答案】C
【解析】分析:A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。
12、【答案】B
【解析】A、升高温度能加快反应速率,原因提高单位体积内活化分子的百分数,不提高活化能,故A错误;B、2A(g)+B(g)2D(g)
起始:210
变化:10.51
平衡:10.51,根据化学平衡常数的定义,K=4,再通入1molA和1molD,,此时c(A)=1mol·L-1,c(B)=0.25mol·L-1,c(D)=1mol·L-1,浓度商Qc=1/(1×0.25)=4=K,说明平衡不移动,故B正确;C、根据选项B的分析,达到平衡时,混合气体物质的量为2.5mol,2A(g)+B(g)2D(g)
起始:210
变化:1.50.751.5
平衡:0.50.251.5,达到平衡时,混合气体物质的量为2.25mol,两者压强之比为2.5/2.25=10/9,故C错误;D、根据C选项,实验I的化学平衡常数K1=72,实验III的化学平衡常数K3=4,即随着温度的升高,化学平衡常数减小,即K1>K2>K3,故D错误。
13、【答案】(1).N2O42NO2(2).0.003mol·L-1·s-1(3).0.4(4).<
【解析】(1)将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,反应的化学方程式为N2O42NO2,故答案为:N2O42NO2;
(2)进行到20s,N2O42NO2
起始量(mol)0.40
变化量(mol)0.120.24
20s末(mol)0.280.24
20s时,N2O4的浓度==0.14mol/L;0~20s内N2O4的平均反应速率==0.003mol/(L?s),故答案为:0.003mol/(L?s);
(3)N2O4?2NO2,平衡常数K=,80°C平衡状态和40s是相同平衡状态,平衡浓度c(NO2)=0.20mol/L,c(N2O4)=0.10mol/L;平衡常数K=═=0.4mol/L,故答案为:0.4;
(4)在20s时,未建立平衡,正反应速率大于逆反应速率,此时浓度熵Qc<平衡常数K,故答案为:<。
14、【答案】(1).②③(2).1-
【解析】(1)根据图像中的数据可知,温度T1时生成甲醇的速率=mol·L-1·min-1,故①错误;因为升高温度,平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应,故②正确;因为温度从T1升高到T2时,平衡逆向移动,故氢气的物质的量增大,甲醇的物质的量减小,故n(H2)/n(CH3OH)增大,故③正确。答案选②③;(2)写出方程式CO2+3H2CH3OH+H2O,则平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O变化的物质的量分别是αmol、3αmol、αmol、αmol,故平衡时它们的物质的量分别是(1-α)mol、(3-3α)mol、αmol、αmol,故平衡时气体的总物质的量是(4-2α)mol,所以此时的压强与起始压强之比为=1-。
15、【答案】(1)2ΔH1-ΔH2 K/K2
(2)2 4.0×10?8 减小
(3)①< 加入催化剂 ②乙 2
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应③=2×反应①-反应②,则ΔH3=2ΔH1-ΔH2,K3=K/K2。(2)3.60×10?9=k×0.30n,1.44×10?8=k×0.60n,解得n=2,k=4.0×10?8;减小压强,平衡正向移动,则混合气体的平均相对分子质量将减小。(3)①分析题图1曲线a知反应过程中压强先增大后减小至不变,压强先增大是因为正反应放热,随着反应的进行,反应物浓度减小,压强又减小至不变,故ΔH<0。曲线b与曲线a相比,反应速率加快,平衡状态不变,故改变的条件是加入催化剂。②该反应为放热反应,则升温平衡逆向移动,平衡常数减小,lgK减小,故曲线乙正确,设反应达到平衡时,Cl2转化了xmol·L?1,由三段式法计算:
根据反应起始和平衡时温度相同,且反应在恒容容器中进行,则有=,解得x=0.01,故25℃时平衡常数K===100,1gK=2。
16、【答案】(1)413
(2)减小反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动
①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高
(3)>ac0.06mol/(L·min)450ad
【解析】(1)根据盖斯定律:②-③=①可得①,故△H1=△H2-△H3=-58kJ·mol?1-(+41kJ·mol?1)=-99kJ·mol?1,由反应热=反应物总键能-生成物总键能可得-99kJ·mol?1=(1076kJ·mol?1+2×436kJ·mol?1)-(3×x+343+465)kJ·mol?1,解得x=413kJ·mol?1,故答案为:413;(2)由图可知,压强一定时,随温度的升高,CO的转化率减小,反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,总结果,随温度升高,CO的转化率减小;相同温度下,反应③前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应①正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故增大压强有利于CO的转化率升高,故压强P3>P2>P1,故答案为:反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;P3>P2>P1;①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高;(3)①根据题给图象分析可知,T2先达到平衡,则T2>T1,由温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,则K1>KⅡ,故答案为:>;②a.反应②为气体体积减小的反应,容器中压强不变说明该反应达到化学平衡状态,故正确;b.甲醇和水蒸气均为生成物,无论反应是否达到平衡,甲醇和水蒸气的体积比均保持不变,故错误;c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)说明正反应速率等于逆反应速率,说明该反应达到化学平衡状态,故正确;d.2个C=0断裂代表正反应速率,6个H-H断裂也代表正反应速率,不能说明正反应速率等于逆反应速率,不能说明该反应达到化学平衡状态,故错误;故选ac,故答案为:ac;③若5min后反应达到平衡状态,H2的转化率为90%,由此建立如下三段式:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol/L)0.5100
变(mol/L)0.30.90.30.3
平(mol/L)0.20.10.30.3
则用CO2表示的平均反应速率为0.3mol/L/5min=0.06mol·(L·min)?1,反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)=0.3mol/L×0.3mol/L/(0.2mol/L)×(0.1mol/L)3=450;缩小反应容器的容积,增大压强,平衡右移,甲醇产率增大;使用合适的催化剂,平衡不移动,甲醇产率不变;恒容充入He,各物质浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变;按原比例再充入CO2和H2,相当于增大压强增大压强,平衡右移,甲醇产率增大,故选ad,故答案为:0.06mol·(L·min)?1;450;ad。
17、【答案】(1).2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)ΔH=-573.75kJ/mol(2).0.4(3).0.225(4).75%(5).BD(6).HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O(7).NO2—水解对NH4+的水解起促进作用(或NO2—与NH4+氧化还原产生氮气)
【解析】(1)①2C(s)+O2(g)?2CO(g)△H1=-221.0kJ/mol,②N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H2=+180.5kJ/mol,③2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g)△H3=-746.0kJ/mol,根据盖斯定律,(①+③-②)×得:2NO(g)+C(s)?CO2(g)+N2(g)△H=-573.75kJ/mol,故答案为:2NO(g)+C(s)?CO2(g)+N2(g)△H=-573.75kJ/mol;
(2)由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2?CO2+O.其正反应速率为v正=k正?c(CO)?c(O2),逆反应速率为v逆=k逆?c(CO2)?c(O),平衡常数K====0.4,故答案为:0.4;
(3)①根据图像分析可知甲醇变化浓度为0.75mol/L,反应速率v(CH3OH)==0.075mol/(L?min),速率之比等于化学方程式计量数之比,v(H2)=3v(CH3OH)=0.225mol/(L?min),故答案为:0.225;
②氢气的转化率=×100%=75%,故答案为:75%;
③A.因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则比值减小,故A错误;B.再充入充入0.5molCO2和1.5molH2,增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,则比值增大,故B正确;C.充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质来说,浓度没有变化,平衡不移动,比值不变,故C错误;D.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方法移动,比值增大,故D正确;故答案为:BD;
(4)依据图示可知,阴极上HSO3-得电子生成S2O42-,阴极区发生反应2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;故答案为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(5)相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,是因为NO2-是弱酸阴离子水解显碱性,铵根离子水解显酸性,二者水解相互促进,故答案为:NO2-水解对NH4+的水解起促进作用。
18、【答案】(1)7△H1+4△H2;
(2)>;3N2H44NH3+N2
【解析】解:(1)已知:①N2H4(g)N2(g)+2H2(g)△H1;②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H2
根据盖斯定律7×①+4×②得:△H3=7△H1+4△H2;③7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)平衡行数表达式为K=;
(2)从反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数图可以看出,随温度的升高,分解程度变大,反应吸热,故该反应的△H>0;使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,即肼分解生成氨气,依据元素守恒得知另外一种产物为氮气,故化学反应方程式为:3N2H44NH3+N2
19、【答案】(1) ;<
(2)0.022 ;0.09 ;80% ;80%
(3)c
(4)2.5
【解析】解:(1)因反应中的物质都是气体,根据平衡常数的定义可知,K=;由表中数据可知,温度升高,K值减小,故正反应为放热反应,ΔH<0。
(2)v(A)=0.003mol·L-1·s-1,则A减少的浓度c(A)=v(A)·t=0.003mol·L-1·s-1×6s=0.018mol·L-1,故剩余的A的浓度为-0.018mol·L-1=0.022mol·L-1;A减少的物质的量为0.018mol·L-1×5L=0.09mol,根据化学方程式中的化学计量关系知,生成的C的物质的量为0.09mol。
设830℃达到化学平衡时,A的转化浓度为xmol·L-1,则,
A(g) + B(g) C(g)+D(g)
起始浓度(mol·L-1)0.040.1600
转化浓度(mol·L-1)xxxx
平衡浓度(mol·L-1)0.04-x0.16-xxx
由=1.0,解得x=0.032,故A的转化率α(A)=×100%=80%;由于容器的容积是固定的,通入氩气后各组分的浓度不变,反应速率不改变,化学平衡不移动。
(3)由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,容器中压强、气体的密度都始终不变,故a、b项错误;c(A)随反应的进行不再变化,故c可以说明反应已达到平衡状态;不论是否达到平衡状态,单位时间里生成C和D的物质的量都相等,故d项错误。
(4)反应“C(g)+D(g)A(g)+B(g)”与“A(g)+B(g)C(g)+D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1200℃时,C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数K==2.5。
答案:(1) ;<
(2)0.022 ;0.09 ;80% ;80%
(3)c
(4)2.5。
20、【答案】Ⅰ.(1)1/49;7
(2)D
Ⅱ.(1)
(2)吸热
(3)BC
(4)830
(5)逆反应
【解析】解:Ⅰ.(1)448℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49,则温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2==1/49,反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3===7,故答案为:1/49;7;
(2)向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)△H<0,当达到平衡后,t1时刻改变反应的某一条件,造成容器内压强增大,且混合气体总物质的量不变,故改变的条件为升高温度,升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动。A.平衡向逆反应移动,I2的浓度增大,容器内气体的颜色变深,混合气体的总质量不变,容器的容积不变,故混合气体的密度不变,故A错误;B.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应移动,故B错误;C.平衡向逆反应移动,I2(g)的转化率降低,H2的平衡浓度增大,故C错误;D.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动,图象与实际相符合,故D正确;故选D;
Ⅱ.(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=,故答案为:;
(2)由温度升高,平衡常数变大可知,升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,故答案为:吸热;
(3)A.该反应为气体的物质的量不变的反应,则容器中压强始终不变,不能作为判定平衡的方法,故A错误;B.混合气体中c(CO)不变,则达到化学平衡,故B正确;C.V(H2)正=V(H2O)逆,则对于氢气来说正逆反应速率相等,则达到平衡,故C正确;D.c(CO2)=c(CO),该反应不一定达到平衡,浓度关系取决于反应物的起始量和转化率,故D错误;故答案为:BC;
(4)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,平衡常数K=1,则该温度为830℃,故答案为:830;
(5)==1>K,所以化学平衡向逆反应方向移动,故答案为:逆反应。
21、【答案】(1).0.075mol/(L·h)(2).20%(3).69.12(4).CD
(5).2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)ΔH=+1530kJ/mol
【解析】(1)①v(N2)==0.075mol/(L·h);
②平衡时,H2的转化率为×100%=20%,化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比。所以K===69.12;
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡后,NH3比的浓度与上表中相同,则应该一边倒转化,得到的N2物质的量为2mol,H2的物质的量为6mol,NH3的物质的量为0mol。可知C、D符合要求,故选CD;
(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)?H=-93.0KJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)?H=-572KJ/mol.①×2-②×3,整理可得:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)ΔH=+1530kJ/mol。
22、【答案】(1).增大(2).200(3).<(4).0.1(5).2(6).A(7).D
【解析】
(1)在一定温度下,该反应于一恒容密闭容器中达到平衡,继续通入Cl2,压强增大,逆反应速率增大;(2)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)反应的△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(2×630+243)-(2a+2×607)=-111kJ/mol,解得a=200;
(3)①根据图像,T2>T1,降低温度c(C1NO)增大,说明平衡向正反应方向移动,说明正反应是放热反应,△H<0;
②反应开始到10min时,c(C1NO)=1mol/L,则v(C1NO)==0.1mol/(L·min),则NO的平均反应速率v(NO)=v(C1NO)=0.1mol/(L·min);
③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)
起始(mol/L)210
改变(mol/L)10.51
平衡(mol/L)10.51
T2时该反应的平衡常数K===2;
(4)n(NO)/n(C12)的比值越小,NO的转化率越大,NO的转化率最大的是A点,根据曲线的变化趋势,当n(NO)/n(C12)=1.5,达到平衡状态ClNO的体积分数是D。
23、【答案】(1).0.005mol/(L?min)(2).0.429(3).小于(4).+175.3kJ/mol(5).K=c(H2)c(CO)/c(H2O)
【解析】(1)前2min内,反应的氧化铜为0.04mol,则反应的一氧化碳为0.02mol,v(CO)=0.02/(2×2)=0.005mol/(L?min);正确答案:0.005mol/(L?min)。
(2)①平衡时,反应的氧化铜为0.06mol,则反应的一氧化碳为0.03mol,在800oC时的化学平衡常数K=c(CO2)/c(CO)=[0.03/2]/[(0.10-0.03)/2]=0.429;②若向平衡后的体系中加入CO和CO2各0.05mol,QC=[0.08/2]/[(0.1-0.03+0.05)/2]=0.667>K,平衡逆向移动,则此时v(正)小于v(逆);正确答案:0.429;小于。
(3)①C(s)+O2(g)CO2(g)?H=-393.5kJ/mol,②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)?H=-566kJ/mol,③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)?H=-571.6kJ/mol;根据盖斯定律可知:将①-(②+③),得C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)?H=(-393.5kJ/mol)-1/2[(-566kJ/mol)+(-571.6kJ/mol)]=+175.3kJ/mol;此反应的化学平衡表达式为:K=c(H2)×c(CO)/c(H2O);正确答案:+175.3kJ/mol;K=c(H2)×c(CO)/c(H2O)。
24、【答案】(1).3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol(2).1070(3).2.042
【解析】分析:(1)根据盖斯定律可得①×2+②+③,进行计算。
(2)根据各分子结构,利用反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量可以计算一氧化碳中碳氧共价键的键能。
(3)利用“三段式”进行解析计算。
详解:(1)根据盖斯定律可知:①×2+②+③,整理可得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-(2Q1+Q2+Q3)kJ/mol=-(90×2-24.5-41.1)=-245.6kJ/mol;正确答案:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol。
(2)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1反应中,反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量=2×436+X-414×3-326×1-464=-90,X=1070kJ·mol-1;正确答案:1070。
(3)某温度下,在反应开始是c(CO)=1.0mol/L,c(H2)=3.0mol/L,将2molCO和6molH2,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则平衡时c(H2)=1.4mol/L,c(CH3OH)=0.8mol/L,则此温度下的平衡常数K=;正确答案:2.042。
25、【答案】(1).-246.1(2).CE(3).2.0(4).(5).625kPa2(6).CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+(7).(3.6×106J·kW-l·h-1)=8.39kW·h·kg-1
【解析】(1)应用盖斯定律,①2+②+③得3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH=(-90.7kJ/mol)2+(-23.5kJ/mol)+(-41.2kJ/mol)=-246.1kJ/mol。
(2)A项,反应①的正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率减小,在横坐标上任取一点作纵坐标的平行线与曲线相交,可见CO的平衡转化率依T1、T2、T3顺序减小,则反应温度:T3T2T1,A项错误;B项,y点和w点温度相同,y点压强大于w点压强,其他条件相同时有气体参与的反应压强越大反应速率越快,正反应速率:υ正(y)υ正(w),B项错误;C项,x点、w点压强相同,x点的温度低于w点的温度,温度升高反应①向逆反应方向移动,x点平衡时气体分子物质的量小于w点,根据PV=nRT,平衡时x点容器的体积小于w点,根据质量守恒定律,x点、w点气体的质量相等,混合气体的密度:ρ(x)ρ(w),C项正确;D项,y点、z点压强相同,y点温度低于z点,温度升高反应①向逆反应方向移动,y点平衡时气体分子物质的量小于z点,根据质量守恒定律,y点、z点气体的质量相等,混合气体平均摩尔质量:M(y)M(z),D项错误;E项,该反应①的ΔH0,该反应的正反应为气体分子数减小的反应即ΔS0,该反应自发进行时ΔH-TΔS0,该反应自发进行的条件是低温,E项正确;答案选CE。
(3)根据图像催化剂中约为2.0时,CO的转化率最大、DME选择性最大,催化剂中约为2.0时最有利于二甲醚的合成。
(4)①根据平衡常数的概念,反应CH3OCH3CH4+CO+H2的平衡常数表达式Kp=。
②设起始充入的CH3OCH3物质的量为amol,从起始到平衡转化CH3OCH3物质的量为xmol,用三段式:CH3OCH3CH4+CO+H2
n(起始)(mol)a000
n(转化)(mol)xxxx
n(平衡)(mol)a-xxxx
根据表中数据,起始时P总为50.0kPa,40min和50min时P总相等,平衡时P总=100kPa,则=,解得x=,平衡时CH3OCH3、CH4、CO、H2物质的量都为mol,各物质物质的量分数都为,平衡时CH3OCH3、CH4、CO、H2的分压都为100kPa=25kPa,该反应的平衡常数Kp===625kPa2。
(5)根据装置图,该二甲醚燃料电池中电解质为酸性,在负极二甲醚发生氧化反应生成CO2,负极电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。设消耗二甲醚1kg,根据负极电极反应式,每消耗1molCH3OCH3转移12mol电子,根据法拉第电解定律计算Q=znF=1296500C/mol,电功W=UQ=1.2V1296500C/mol,根据换算公式1kW·h=3.6106J,电池输出电能为1.2V1296500C/mol(3.6106J·kW-1·h-1),能量密度E=电池输出电能/燃料质量=1.2V1296500C/mol(3.6106J·kW-1·h-1)1kg=8.39kW·h·kg-1。
1、将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中,发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是()
A.C点对应状态的平衡常数K(C)=10-3.638
B.该反应的△H>0
C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态
D.30℃时,B点对应状态的v(正)<v(逆)
2、化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下:
2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×1030
2H2(g)+O2(g)2H2O(l)K2=2×1081
2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92
以下说法正确的是
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-82
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2
D.以上说法都不正确
3、温度为T℃时,向VL的密闭容器中充入一定量的A和B,发生的反应为A(g)+B(g)C(s)+xD(g) ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如表所示。下列说法不正确的是()
A.前10min的平均反应速率v(D)=0.3mol·L-1·min-1
B.该反应的平衡常数表达式为K=c(C)c2(D)/[c(A)c(B)]
C.若达到平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡不移动
D.反应至15min时,改变的条件可以是降低温度
4、某温度下,反应SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为()
A.2500B.100C.4×10-4D.2×10-2
5、在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表,建立平衡需要的时间为20s,则下列说法不正确的是
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.2
0.1
0.1
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.2
A.反应可表示为3X+Y2Z
B.建立平衡过程中,用Z表示的反应速率为v(Z)=0.005mol·L-1·s-1
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.若初始浓度:X为0.2mol·L-1,Y为0.2mol·L-1,Z为0.8mol·L-1,则平衡向右移动
6、在1.0L恒容密闭容器中放入0.10molX,在一定温度下发生反应:X(g)Y(g)+Z(g)ΔH<0,容器内气体总压强p随反应时间t的变化关系如图所示。以下分析正确的是()
A.该温度下此反应的平衡常数K=3.2
B.从反应开始到t1时的平均反应速率v(X)=mol·L-1·min-1
C.欲提高平衡体系中Y的百分含量,可加入一定量的X
D.其他条件不变,再充入0.1mol气体X,平衡正向移动,X的转化率减少
7、在2L的恒容密闭容器中充入A(g)和B(g),发生反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(s)
△H=akJ/mol实验内容和结果分别如下表和右图所示。下列说法正确的是
实验
序号
温度
起始物质的量
热量变化
A
B
Ⅰ
600℃
1mol
3mol
96kJ
Ⅱ
800℃
1.5mol
0.5mol
-
A.实验Ⅰ中,10min内平均速率v(B)=0.06mol/(L·min);
B.上述方程式中a=-160
C.600℃时,该反应的平衡常数是1.5
D.向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5molA和1.5molB,A的转化率减小
8、关于合成氨反应中平衡常数的讨论,一定正确的是()
A.平衡常数越大,则H2转化率越大
B.平衡常数越小,则平衡向逆反应方向移动
C.只改变某一条件使平衡常数增大,则正反应速率增大
D.只改变某一条件使平衡常数减小,则H2转化率减小
9、在某温度下,向一恒容密闭容器中加入一定量NH4I固体,发生如下两个反应:NH4I(s)NH3(g)+HI(g)平衡常数K1;2HI(g)H2(g)+I2(g)平衡常数K2,平衡时测得容器中c(H2)=1mol/L,c(HI)=2mol/L.下列说法正确的是( )
A.K1=16 B.K1=8 C.K2=1 D.K2=0.5
10、将一定量的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(容器体积不变,固体试样体积忽略不计),使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的部分平衡数据如图:下列说法中正确的是()
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
P1
12.0
P2
24.0
平衡气体总浓度/10-3mol·L-1
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
A.混合气体的平均相对分子质量M不再随时间变化时反应达平衡状态
B.15℃时NH2COONH4(s)分解的平衡常数约为2.0×10-9(mol/L)3
C.该反应△H>0,p2=2p1
D.若在恒温下将平衡体系体积减半,再达平衡后,c(NH3)和c(CO2)均比原平衡大
11、根据下列图示所得出的结论不正确的是
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000mol·L?1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L?1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42?)的关系曲线,说明溶液中c(SO42?)越大c(Ba2+)越小
12、在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)△H=QkJ/mol。相关条件和数据见下表:
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
50
30
n(D)平衡/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是
A.升高温度能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能,使活化分子百分数提高
B.实验III达平衡后,保持其他条件不变,再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移动
C.实验III达平衡后容器内的压强是实验1的9/10倍
D.K3>K2>K1
13、在80℃时,将0.40mol的四氧化二氮气体充入2L的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·L-1
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)/mol·L-1
0.00
0.12
0.20
0.20
0.20
0.20
(1)该反应的化学方程式为________________________。
(2)该反应在0~20s内N2O4的平均反应速率为____________。
(3)在80℃时该反应的平衡常数K值为______________。
(4)在20s时,浓度熵Qc_________(填“>”、“<”或“=”)平衡常数K。
14、在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);
(1)下列说法正确的是_____________________(填序号);
①温度为T1时,从反应平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=mol·L-1·min-1
②该反应为放热反应
③处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
(2)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为_____________________。
15、亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,工业上可用NO与Cl2合成,回答下列问题:
(1)一定条件下,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及有关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
反应
热化学方程式
平衡常数
①
2NO2+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1
K1
②
4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2
K2
③
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH3
K3
则ΔH3=________(用ΔH1、ΔH2表示);K3=________(用K1、K2表示)。
(2)300℃时,在一密闭容器中发生反应:2ClNO(g)2NO(g)+Cl2(g),其正反应速率表达式v正=k·cn(ClNO)。测得正反应速率和对应浓度的数据如表:
序号
c(ClNO)/(mol·L?1)
v正/(mol·L?1·s?1)
①
0.30
3.60×10?9
②
0.60
1.44×10?8
③
0.90
3.24×10?8
则n=________,k=________;达到平衡后,若减小压强,则混合气体的平均相对分子质量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)25℃时,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04molCl2发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH。已知:反应起始和平衡时温度相同。
①测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线a所示,则ΔH________(填“>”“<”或“不确定”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件时,测得压强(p)随时间(t)的变化如图1曲线b所示,则改变的条件是_________________________________。
②图2是两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值(1gK)与温度的变化关系图象,其中正确的曲线是________(填“甲”或“乙”);m的值为________。
16、甲醇是重要的化工原料,又可作为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1;
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58kJ/mol;
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/mol。
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下表:
化学键
H—H
C-O
C≡O
H-O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
x
则x=___________。
(2)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图甲所示。α(CO)值随温度升高而___________(填“增大”或“减小”),其原因是_____;图中的压强由大到小为___________,其判断理由是_____________。
(3)若将1molCO2和2molH2充入容积为2L的恒容密闭容器中,在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K1___________KⅡ(填“>”“=”或“<”)。
②一定温度下,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。
a.容器中压强不变b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)d.2个C=0断裂的同时有6个H-H断裂
③若5min后反应达到平衡状态,H2的转化率为90%,则用CO2表示的平均反应速率为____,该温度下的平衡常数为___________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是___________。(填序号)。
a.缩小反应容器的容积b.使用合适的催化剂
c.充入Hed.按原比例再充入CO2和H2
17、近几年我国大面积发生雾霾天气,2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。空气中的CO、SO2、NOx等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。
(1)已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH1=-221.0kJ/mol
N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH2=+180.5kJ/mol
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH3=-746.0kJ/mol
用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_________________________________。
(2)已知由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2CO2+O。其正反应速率为v正=k正·c(CO)·c(O2),逆反应速率为v逆=k逆·c(CO2)·c(O),k正、k逆为速率常数。在2500K下,k正=1.21×105L·s-1·mol-1,k逆=3.02×105L·s-1·mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为_________________________(保留小数点后一位小数)。
(3)CO2可用来生产燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1。在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________________mol·(L·min)-1。
②氢气的转化率=________________________。
③下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。
A.升高温度B.充入0.5molCO2和1.5molH2
C.充入He(g),使体系压强增大D.将H2O(g)从体系中分离出去
(4)利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极室排出的溶液吸收NO2。与电源b极连接的电极的电极反应式为____________________________________。
(5)NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下,等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,分析可能的原因________________________。
18、NH3、N2H4在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题:
(1)①N2H4(g)N2(g)+2H2(g)△H1
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H2
③7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)△H3
△H3=___________(用含△H1和△H2的代数式表示),反应③的平衡行数表达式为K=___________。
(2)纳米钴的催化作用下,N2H4可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。当反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示。
该反应的△H_____________(填“>”或“<”)0,N2H4发生分解反应的化学方程式为_______________________________________________。
19、已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH=________(填“<”、“>”或“=”)0。
(2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20molA和0.80molB,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol·L-1·s-1。则6s时c(A)=________mol·L-1,C的物质的量为________mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为________,如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,平衡时A的转化率为________。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________。
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时,反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为________。
20、Ⅰ.(1)已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为______;反应1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常数K3为_______。
(2)在某一密闭容器中发生上述反应,改变反应的某一条件(混合气体的总物质的量不变),造成容器内压强增大,则下列说法中正确的是_____。
A.容器内气体的颜色变深,混合气体的密度增大
B.平衡不发生移动
C.I2(g)的转化率增大,H2的平衡浓度变小
D.改变条件前后,速率图象如图所示
Ⅱ.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的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
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”)。
(3)能判断该反应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(H2)正=V(H2O)逆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),判断此时温度为______℃。
(5)在800℃时,发生上述反应,某时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol/L(H2)=1.5mol/L、c(CO)=1mol/L、c(H2O)=3mol/L,则下一时刻,反应向_________填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
21、合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-93.0kJ/mol
(1)某温度下,在2L密闭容器中发生上述反应,测得数据如下:
时间/h
物质的量/mol
0
1
2
3
4
N2
2.0
1.83
1.7
1.6
1.6
H2
6.0
5.49
5.1
4.8
4.8
NH3
0
0.34
0.6
0.8
0.8
①0~2h内,v(N2)=____________。
②平衡时,H2的转化率为______;
该温度下,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=_______(mol/L)2。
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡后,NH3的浓度与上表中相同的为_______(填选项字母)。
A.a=l、b=3、c=0B.a=4、b=12、c=0
C.a=0、b=0、c=4D.a=l、b=3、c=2
(2)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热ΔH=-286.0kJ/mol,则用N2与水反应制NH3的热化学方程式为________________________________。
22、亚硝酸氯(ClNO)可由NO与Cl2在通常条件下反应得列,化学方程式为:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。
(1)在一定温度下,该反应于一恒容密闭容器中达到平衡,继续通入Cl2,逆反应速率_____(填增大、减少、不变)。
(2)己知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O):
化学键
N≡O
Cl-Cl
Cl-N
N=O
键能/kJ·mol-1
630
243
a
607
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)△H=-111kJ/mol,则a=_______。
(3)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图A:
①该反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
②反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=________mol/(L.min).
③T2时该反应的平衡常数K=________。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是___点,当n(NO)/n(Cl2)=1.5时,达到平街状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的______点。
23、在2L密闭容器内,加入0.100molCO气体和0.080molCuO固体,800℃时发生如下反应:2CuO(s)+CO(g)Cu2O(s)+CO2(g),n(CuO)随时间的变化如表:
时间(min)
0
1
2
3
4
5
n(CuO)(mol)
0.080
0.060
0.040
0.020
0.020
0.020
(1)用CO表示前2min内的化学反应速率=________。
(2)?计算此反应在800oC时的化学平衡常数k=______________。?若向平衡后的体系中加入CO和CO2各0.05mol,则此时v(正)_______v(逆)。
(3)用来还原CuO的CO可以用C和水蒸气反应制得。
已知:C(s)+O2(g)CO2(g)?H=-393.5kJ/mol,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)?H=-566kJ/mol,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)?H=-571.6kJ/mol,则C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)?H=__________。此反应的化学平衡表达式为:_______________________。
24、二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作做制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上以水煤气(CO、H2)为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1①
2CH3OH(g)CH3OCH(g)+H2O(g)△H=-24.5kJ·mol-1②
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.1kJ·mol-1③
回答下列问题:
(1)新工艺的总反应3H2+3COCH3OCH3+CO2的热化学方程式为____________________。
(2)已知一些共价键的键能如下:
化学键
H-H
C-H
C-O
O-H
键能(kJ·mol-1)
436
414
326
464
运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能____________kJ?mol-1。
(3)某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K=____________。
25、二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.7kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____________kJ·mol-1。
(2)在不同温度下按照相同物质的量投料发生反应①,测得CO的平衡转化率与压强的关系如图所示,下列说法正确的是_____________。
A.反应温度:T1>T2B.正反应速率:υ正(y)=υ正(w)
C.混合气体密度:ρ(x)>ρ(w)D.混合气体平均摩尔质量:M(y)
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。如图回答问题;催化剂中约为_____________时最有利于二甲醚的合成。
(4)高温时二甲醚发生分解反应:CH3OCH3CH4+CO+H2。迅速将二甲醚引入一个504℃的抽成真空的瓶中,在不同时刻t测定瓶内压强P总如下表。
t/min
0
10
20
30
40
50
P总/kPa
50.0
78.0
92.0
99.0
100
100
①该反应的平衡常数表达式为Kp=_____________。
②该反应的平衡常数Kp=_____________。(带单位。某一物质的平衡分压=总压×物质的量分数)
(5)一种以二甲醚作为燃料的燃料电池的工作原理如图所示。则其负极的电极反应式为_______________。该电池的理论输出电压为1.20V,则其能量密度E=_____________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW·h=3.6×106J,法拉第常数F=96500C·mol-1)。
参考答案
1、【答案】C
【解析】
A、C点对应平衡常数的负对数(-lgK)=3.638,所以C点对应状态的平衡常数K(C)=10-3.638,A正确;B、温度升高平衡常数的负对数(-lgK)减小,即温度越高K值越大,所以正反应是吸热反应,则△H>0,B正确;C、体系中两种气体的物质的量之比始终不变,所以NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态,C错误;D、30℃时,B点未平衡,最终要达平衡状态,平衡常数的负对数要变大,所以此时的(-lgQC)<(-lgK),所以QC>K,因此B点对应状态的v(正)<v(逆),D正确;答案选C。
2、【答案】B
【解析】A.常温下,NO分解产生O2的反应2NO(g)?N2(g)+O2(g)的平衡常数表达式式K1=,选项A错误;
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)K2=2×1081,所以2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K3=
=5×10-82,选项B正确;
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少,则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,选项C错误;
D.以上说明选项A、C错误,选项B正确。故选D错误。
答案选B。
3、【答案】B
【解析】A.由表格数据可知,10min时到达平衡,平衡时D的浓度变化量为3mol/L,故v(D)=3/10=0.3mol/(L·min);A正确;
B.由表格数据可知,平衡时A、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L,故1:x=1.5:3,所以x=2;可逆反应A(g)+B(g)C(s)+2D(g)的平衡常数表达式K=,B错误;
C.可逆反应A(g)+B(g)C(s)+2D(g),反应前后气体体积不发生改变,因此若达到平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡不移动,C正确;
D.由表格数据可知,改变条件瞬间,反应混合物的浓度不变,后来浓度增大,平衡向逆反应移动,该反应正反应为吸热反应,故改变条件应是降低温度,故D正确;
正确选项B。
4、【答案】C
【解析】某温度时,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K==50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1=,K1=1/k2=1/502=4×10-4,故选C。
5、【答案】C
【解析】A.根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知:△c(X):△c(Y):△c(Z)=0.15:0.05:0.1=3:1:2,则反应的方程式为3X+Y2Z,A正确;
B.反应达到平衡时生成Z是0.1mol/L,则用Z表示的反应速率为v(Z)=0.01mol/L÷20s=0.005mol·L-1·s-1,B正确;
C.该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,即向着生成Z的方向移动,但是温度不变,平衡常数不变,C错误;
D.根据表中数据可知该温度下平衡常数为,若初始浓度:X为0.2mol·L-1,Y为0.2mol·L-1,Z为0.8mol·L-1,则此时浓度熵是<6400,所以平衡向右移动,D正确;
6、【答案】D
【解析】由图像可知,反应开始时容器内的压强与平衡时的压强之比为0.5:0.9=5:9,则平衡时气体的总物质的量为0.1mol0.18mol,相比反应前,气体的物质的量增加了0.08mol,所以各物质的变化量均为0.08mol,X、Y、Z的平衡浓度分别为0.02mol/L、0.08mol/L、0.08mol/L。在t1时气体的总物质的量为0.1mol0.14mol,X的变化量为0.04mol。A.该温度下此反应的平衡常数K=,A不正确;B.从反应开始到t1时的平均反应速率v(X)=mol·L-1·min-1,B不正确;C.向平衡体系中加入一定量的X,平衡虽然向正反应方向移动,但是Y的百分含量降低,C不正确;D.其他条件不变,再充入0.1mol气体X,平衡正向移动,X的转化率减少,D正确。本题选D。
7、【答案】BC
【解析】A、.10min内C生成了1.2mol,则反应速率v(C)=1.2mol/(2L×10min)==0.06mol·L-1·min-1,速率之比等于化学方程式计量数之比,v(B)=1/2v(C)=0.06mol·L-1·min-1×1/2=0.03mol·L-1·min-1,故A错误;
B、根据图象中的变化量结合图表中热量变化计算,依据化学平衡三段式可知,
A(g)+B(g)2C(g)+D(s)△H=akJ/mol,
起始量(mol)1300
变化量(mol)0.60.61.20.696kJ
平衡量(mol)0.42.41.20.6
反应焓变是指1molA全部反应的热量变化,则a=96kJ/0.6mol=160kJ·mol-1,图象分析,先拐先平温度高,温度越高C物质的量越小,温度升高,平衡逆向进行,说明反应是放热反应,所以a=-160kJ·mol-1。故B正确;
C、由B中可知平衡浓度:c(A)=0.2mol·L-1,c(B)=1.2mol·L-1,c(C)=0.6mol·L-1,平衡常数K=0.62/0.2×1.2=1.5,故C正确;
、反应前后气体体积不变,等比等效,开始投入量A与B的物质的量之比为3:1,向实验Ⅱ的平衡体系中再充0.5molA和1.5molB,可以看作先投入0.5molA和0.5/3molB,两个平衡为等效平衡,再把剩余的B加入。增大B的浓度使平衡向正反应方向移动,则A的转化率增大,故D错误;
故选BC。
8、【答案】D
【解析】解:本题考查化学平衡常数的概念分析.
A、平衡常数是越大说明平衡正向进行程度越大,只随温度变化,若只改变温度,氢气转化率增大,但若同时改变其他条件时,氢气转化率可能减小,故A错误;
B、平衡常数越小,若只改变温度,说明反应进行程度越小,平衡逆向进行,若同时改变其他条件,平衡不一定逆向进行,故B错误;
C、反应是放热反应,降低温度平衡正向进行,平衡常数增大,反应速率减小,故C错误;
D、改变一个条件,若是升温,反应是放热反应平衡逆向进行,平衡常数减小,氢气转化率减小,故D正确;
故选D.
9、【答案】B
【解析】解:本题考查化学平衡建立的过程.
反应达到平衡时c(H2)=1mol/L,根据2HI(气)H2(气)+I2(气)可知,HI分解的浓度为2×1mol/L=2mol/L,反应达到平衡时c(HI)=2mol/L,所以NH4I分解平衡时生成c(HI)=2mol/L+2mol/L=4mol/L,所以平衡时NH3的浓度c(NH3)=4mol/L,所以K1=c(NH3)·c(HI)=2×4=8,K2==0.5,故选B.
10、【答案】B
【解析】试题分析:A、只有产物是气体,故反应过程中混合气体的平均相对分子质量——M不随时间变化,故不再随时间变化时反应达平衡状态,A项错误;B、需将15℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度:
c(NH3)=×2.4×10-3mol·L-1=1.6×10-3mol·L-1,c(CO2)=×2.4×10-3mol·L-1=0.8×10-3mol·L-1,K=(1.6×10-3)2×0.8×10-3≈0.2×10-8。B项正确;C、温度升高K增大,故为吸热反应,平衡总浓度后者是前者的两倍,故p2=2p1,C项正确;D、若在恒温下将平衡体系体积减半,平衡会正向移动,故再达平衡后,c(NH3)和c(CO2)均比原平衡大,D项正确;答案选A。
11、【答案】C
【解析】分析:A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。
12、【答案】B
【解析】A、升高温度能加快反应速率,原因提高单位体积内活化分子的百分数,不提高活化能,故A错误;B、2A(g)+B(g)2D(g)
起始:210
变化:10.51
平衡:10.51,根据化学平衡常数的定义,K=4,再通入1molA和1molD,,此时c(A)=1mol·L-1,c(B)=0.25mol·L-1,c(D)=1mol·L-1,浓度商Qc=1/(1×0.25)=4=K,说明平衡不移动,故B正确;C、根据选项B的分析,达到平衡时,混合气体物质的量为2.5mol,2A(g)+B(g)2D(g)
起始:210
变化:1.50.751.5
平衡:0.50.251.5,达到平衡时,混合气体物质的量为2.25mol,两者压强之比为2.5/2.25=10/9,故C错误;D、根据C选项,实验I的化学平衡常数K1=72,实验III的化学平衡常数K3=4,即随着温度的升高,化学平衡常数减小,即K1>K2>K3,故D错误。
13、【答案】(1).N2O42NO2(2).0.003mol·L-1·s-1(3).0.4(4).<
【解析】(1)将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,反应的化学方程式为N2O42NO2,故答案为:N2O42NO2;
(2)进行到20s,N2O42NO2
起始量(mol)0.40
变化量(mol)0.120.24
20s末(mol)0.280.24
20s时,N2O4的浓度==0.14mol/L;0~20s内N2O4的平均反应速率==0.003mol/(L?s),故答案为:0.003mol/(L?s);
(3)N2O4?2NO2,平衡常数K=,80°C平衡状态和40s是相同平衡状态,平衡浓度c(NO2)=0.20mol/L,c(N2O4)=0.10mol/L;平衡常数K=═=0.4mol/L,故答案为:0.4;
(4)在20s时,未建立平衡,正反应速率大于逆反应速率,此时浓度熵Qc<平衡常数K,故答案为:<。
14、【答案】(1).②③(2).1-
【解析】(1)根据图像中的数据可知,温度T1时生成甲醇的速率=mol·L-1·min-1,故①错误;因为升高温度,平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应,故②正确;因为温度从T1升高到T2时,平衡逆向移动,故氢气的物质的量增大,甲醇的物质的量减小,故n(H2)/n(CH3OH)增大,故③正确。答案选②③;(2)写出方程式CO2+3H2CH3OH+H2O,则平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O变化的物质的量分别是αmol、3αmol、αmol、αmol,故平衡时它们的物质的量分别是(1-α)mol、(3-3α)mol、αmol、αmol,故平衡时气体的总物质的量是(4-2α)mol,所以此时的压强与起始压强之比为=1-。
15、【答案】(1)2ΔH1-ΔH2 K/K2
(2)2 4.0×10?8 减小
(3)①< 加入催化剂 ②乙 2
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应③=2×反应①-反应②,则ΔH3=2ΔH1-ΔH2,K3=K/K2。(2)3.60×10?9=k×0.30n,1.44×10?8=k×0.60n,解得n=2,k=4.0×10?8;减小压强,平衡正向移动,则混合气体的平均相对分子质量将减小。(3)①分析题图1曲线a知反应过程中压强先增大后减小至不变,压强先增大是因为正反应放热,随着反应的进行,反应物浓度减小,压强又减小至不变,故ΔH<0。曲线b与曲线a相比,反应速率加快,平衡状态不变,故改变的条件是加入催化剂。②该反应为放热反应,则升温平衡逆向移动,平衡常数减小,lgK减小,故曲线乙正确,设反应达到平衡时,Cl2转化了xmol·L?1,由三段式法计算:
根据反应起始和平衡时温度相同,且反应在恒容容器中进行,则有=,解得x=0.01,故25℃时平衡常数K===100,1gK=2。
16、【答案】(1)413
(2)减小反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动
①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高
(3)>ac0.06mol/(L·min)450ad
【解析】(1)根据盖斯定律:②-③=①可得①,故△H1=△H2-△H3=-58kJ·mol?1-(+41kJ·mol?1)=-99kJ·mol?1,由反应热=反应物总键能-生成物总键能可得-99kJ·mol?1=(1076kJ·mol?1+2×436kJ·mol?1)-(3×x+343+465)kJ·mol?1,解得x=413kJ·mol?1,故答案为:413;(2)由图可知,压强一定时,随温度的升高,CO的转化率减小,反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,总结果,随温度升高,CO的转化率减小;相同温度下,反应③前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应①正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故增大压强有利于CO的转化率升高,故压强P3>P2>P1,故答案为:反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;P3>P2>P1;①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高;(3)①根据题给图象分析可知,T2先达到平衡,则T2>T1,由温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,则K1>KⅡ,故答案为:>;②a.反应②为气体体积减小的反应,容器中压强不变说明该反应达到化学平衡状态,故正确;b.甲醇和水蒸气均为生成物,无论反应是否达到平衡,甲醇和水蒸气的体积比均保持不变,故错误;c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)说明正反应速率等于逆反应速率,说明该反应达到化学平衡状态,故正确;d.2个C=0断裂代表正反应速率,6个H-H断裂也代表正反应速率,不能说明正反应速率等于逆反应速率,不能说明该反应达到化学平衡状态,故错误;故选ac,故答案为:ac;③若5min后反应达到平衡状态,H2的转化率为90%,由此建立如下三段式:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol/L)0.5100
变(mol/L)0.30.90.30.3
平(mol/L)0.20.10.30.3
则用CO2表示的平均反应速率为0.3mol/L/5min=0.06mol·(L·min)?1,反应的化学平衡常数K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)=0.3mol/L×0.3mol/L/(0.2mol/L)×(0.1mol/L)3=450;缩小反应容器的容积,增大压强,平衡右移,甲醇产率增大;使用合适的催化剂,平衡不移动,甲醇产率不变;恒容充入He,各物质浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变;按原比例再充入CO2和H2,相当于增大压强增大压强,平衡右移,甲醇产率增大,故选ad,故答案为:0.06mol·(L·min)?1;450;ad。
17、【答案】(1).2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)ΔH=-573.75kJ/mol(2).0.4(3).0.225(4).75%(5).BD(6).HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O(7).NO2—水解对NH4+的水解起促进作用(或NO2—与NH4+氧化还原产生氮气)
【解析】(1)①2C(s)+O2(g)?2CO(g)△H1=-221.0kJ/mol,②N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H2=+180.5kJ/mol,③2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g)△H3=-746.0kJ/mol,根据盖斯定律,(①+③-②)×得:2NO(g)+C(s)?CO2(g)+N2(g)△H=-573.75kJ/mol,故答案为:2NO(g)+C(s)?CO2(g)+N2(g)△H=-573.75kJ/mol;
(2)由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2?CO2+O.其正反应速率为v正=k正?c(CO)?c(O2),逆反应速率为v逆=k逆?c(CO2)?c(O),平衡常数K====0.4,故答案为:0.4;
(3)①根据图像分析可知甲醇变化浓度为0.75mol/L,反应速率v(CH3OH)==0.075mol/(L?min),速率之比等于化学方程式计量数之比,v(H2)=3v(CH3OH)=0.225mol/(L?min),故答案为:0.225;
②氢气的转化率=×100%=75%,故答案为:75%;
③A.因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则比值减小,故A错误;B.再充入充入0.5molCO2和1.5molH2,增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,则比值增大,故B正确;C.充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质来说,浓度没有变化,平衡不移动,比值不变,故C错误;D.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方法移动,比值增大,故D正确;故答案为:BD;
(4)依据图示可知,阴极上HSO3-得电子生成S2O42-,阴极区发生反应2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;故答案为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(5)相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,是因为NO2-是弱酸阴离子水解显碱性,铵根离子水解显酸性,二者水解相互促进,故答案为:NO2-水解对NH4+的水解起促进作用。
18、【答案】(1)7△H1+4△H2;
(2)>;3N2H44NH3+N2
【解析】解:(1)已知:①N2H4(g)N2(g)+2H2(g)△H1;②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H2
根据盖斯定律7×①+4×②得:△H3=7△H1+4△H2;③7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)平衡行数表达式为K=;
(2)从反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数图可以看出,随温度的升高,分解程度变大,反应吸热,故该反应的△H>0;使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,即肼分解生成氨气,依据元素守恒得知另外一种产物为氮气,故化学反应方程式为:3N2H44NH3+N2
19、【答案】(1) ;<
(2)0.022 ;0.09 ;80% ;80%
(3)c
(4)2.5
【解析】解:(1)因反应中的物质都是气体,根据平衡常数的定义可知,K=;由表中数据可知,温度升高,K值减小,故正反应为放热反应,ΔH<0。
(2)v(A)=0.003mol·L-1·s-1,则A减少的浓度c(A)=v(A)·t=0.003mol·L-1·s-1×6s=0.018mol·L-1,故剩余的A的浓度为-0.018mol·L-1=0.022mol·L-1;A减少的物质的量为0.018mol·L-1×5L=0.09mol,根据化学方程式中的化学计量关系知,生成的C的物质的量为0.09mol。
设830℃达到化学平衡时,A的转化浓度为xmol·L-1,则,
A(g) + B(g) C(g)+D(g)
起始浓度(mol·L-1)0.040.1600
转化浓度(mol·L-1)xxxx
平衡浓度(mol·L-1)0.04-x0.16-xxx
由=1.0,解得x=0.032,故A的转化率α(A)=×100%=80%;由于容器的容积是固定的,通入氩气后各组分的浓度不变,反应速率不改变,化学平衡不移动。
(3)由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,容器中压强、气体的密度都始终不变,故a、b项错误;c(A)随反应的进行不再变化,故c可以说明反应已达到平衡状态;不论是否达到平衡状态,单位时间里生成C和D的物质的量都相等,故d项错误。
(4)反应“C(g)+D(g)A(g)+B(g)”与“A(g)+B(g)C(g)+D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1200℃时,C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数K==2.5。
答案:(1) ;<
(2)0.022 ;0.09 ;80% ;80%
(3)c
(4)2.5。
20、【答案】Ⅰ.(1)1/49;7
(2)D
Ⅱ.(1)
(2)吸热
(3)BC
(4)830
(5)逆反应
【解析】解:Ⅰ.(1)448℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49,则温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2==1/49,反应H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K3===7,故答案为:1/49;7;
(2)向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)△H<0,当达到平衡后,t1时刻改变反应的某一条件,造成容器内压强增大,且混合气体总物质的量不变,故改变的条件为升高温度,升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动。A.平衡向逆反应移动,I2的浓度增大,容器内气体的颜色变深,混合气体的总质量不变,容器的容积不变,故混合气体的密度不变,故A错误;B.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应移动,故B错误;C.平衡向逆反应移动,I2(g)的转化率降低,H2的平衡浓度增大,故C错误;D.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动,图象与实际相符合,故D正确;故选D;
Ⅱ.(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=,故答案为:;
(2)由温度升高,平衡常数变大可知,升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,故答案为:吸热;
(3)A.该反应为气体的物质的量不变的反应,则容器中压强始终不变,不能作为判定平衡的方法,故A错误;B.混合气体中c(CO)不变,则达到化学平衡,故B正确;C.V(H2)正=V(H2O)逆,则对于氢气来说正逆反应速率相等,则达到平衡,故C正确;D.c(CO2)=c(CO),该反应不一定达到平衡,浓度关系取决于反应物的起始量和转化率,故D错误;故答案为:BC;
(4)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,平衡常数K=1,则该温度为830℃,故答案为:830;
(5)==1>K,所以化学平衡向逆反应方向移动,故答案为:逆反应。
21、【答案】(1).0.075mol/(L·h)(2).20%(3).69.12(4).CD
(5).2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)ΔH=+1530kJ/mol
【解析】(1)①v(N2)==0.075mol/(L·h);
②平衡时,H2的转化率为×100%=20%,化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比。所以K===69.12;
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡后,NH3比的浓度与上表中相同,则应该一边倒转化,得到的N2物质的量为2mol,H2的物质的量为6mol,NH3的物质的量为0mol。可知C、D符合要求,故选CD;
(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)?H=-93.0KJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)?H=-572KJ/mol.①×2-②×3,整理可得:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)ΔH=+1530kJ/mol。
22、【答案】(1).增大(2).200(3).<(4).0.1(5).2(6).A(7).D
【解析】
(1)在一定温度下,该反应于一恒容密闭容器中达到平衡,继续通入Cl2,压强增大,逆反应速率增大;(2)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)反应的△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(2×630+243)-(2a+2×607)=-111kJ/mol,解得a=200;
(3)①根据图像,T2>T1,降低温度c(C1NO)增大,说明平衡向正反应方向移动,说明正反应是放热反应,△H<0;
②反应开始到10min时,c(C1NO)=1mol/L,则v(C1NO)==0.1mol/(L·min),则NO的平均反应速率v(NO)=v(C1NO)=0.1mol/(L·min);
③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)
起始(mol/L)210
改变(mol/L)10.51
平衡(mol/L)10.51
T2时该反应的平衡常数K===2;
(4)n(NO)/n(C12)的比值越小,NO的转化率越大,NO的转化率最大的是A点,根据曲线的变化趋势,当n(NO)/n(C12)=1.5,达到平衡状态ClNO的体积分数是D。
23、【答案】(1).0.005mol/(L?min)(2).0.429(3).小于(4).+175.3kJ/mol(5).K=c(H2)c(CO)/c(H2O)
【解析】(1)前2min内,反应的氧化铜为0.04mol,则反应的一氧化碳为0.02mol,v(CO)=0.02/(2×2)=0.005mol/(L?min);正确答案:0.005mol/(L?min)。
(2)①平衡时,反应的氧化铜为0.06mol,则反应的一氧化碳为0.03mol,在800oC时的化学平衡常数K=c(CO2)/c(CO)=[0.03/2]/[(0.10-0.03)/2]=0.429;②若向平衡后的体系中加入CO和CO2各0.05mol,QC=[0.08/2]/[(0.1-0.03+0.05)/2]=0.667>K,平衡逆向移动,则此时v(正)小于v(逆);正确答案:0.429;小于。
(3)①C(s)+O2(g)CO2(g)?H=-393.5kJ/mol,②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)?H=-566kJ/mol,③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)?H=-571.6kJ/mol;根据盖斯定律可知:将①-(②+③),得C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)?H=(-393.5kJ/mol)-1/2[(-566kJ/mol)+(-571.6kJ/mol)]=+175.3kJ/mol;此反应的化学平衡表达式为:K=c(H2)×c(CO)/c(H2O);正确答案:+175.3kJ/mol;K=c(H2)×c(CO)/c(H2O)。
24、【答案】(1).3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol(2).1070(3).2.042
【解析】分析:(1)根据盖斯定律可得①×2+②+③,进行计算。
(2)根据各分子结构,利用反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量可以计算一氧化碳中碳氧共价键的键能。
(3)利用“三段式”进行解析计算。
详解:(1)根据盖斯定律可知:①×2+②+③,整理可得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-(2Q1+Q2+Q3)kJ/mol=-(90×2-24.5-41.1)=-245.6kJ/mol;正确答案:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.6kJ/mol。
(2)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.0kJ·mol-1反应中,反应热=反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量=2×436+X-414×3-326×1-464=-90,X=1070kJ·mol-1;正确答案:1070。
(3)某温度下,在反应开始是c(CO)=1.0mol/L,c(H2)=3.0mol/L,将2molCO和6molH2,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则平衡时c(H2)=1.4mol/L,c(CH3OH)=0.8mol/L,则此温度下的平衡常数K=;正确答案:2.042。
25、【答案】(1).-246.1(2).CE(3).2.0(4).(5).625kPa2(6).CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+(7).(3.6×106J·kW-l·h-1)=8.39kW·h·kg-1
【解析】(1)应用盖斯定律,①2+②+③得3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH=(-90.7kJ/mol)2+(-23.5kJ/mol)+(-41.2kJ/mol)=-246.1kJ/mol。
(2)A项,反应①的正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率减小,在横坐标上任取一点作纵坐标的平行线与曲线相交,可见CO的平衡转化率依T1、T2、T3顺序减小,则反应温度:T3T2T1,A项错误;B项,y点和w点温度相同,y点压强大于w点压强,其他条件相同时有气体参与的反应压强越大反应速率越快,正反应速率:υ正(y)υ正(w),B项错误;C项,x点、w点压强相同,x点的温度低于w点的温度,温度升高反应①向逆反应方向移动,x点平衡时气体分子物质的量小于w点,根据PV=nRT,平衡时x点容器的体积小于w点,根据质量守恒定律,x点、w点气体的质量相等,混合气体的密度:ρ(x)ρ(w),C项正确;D项,y点、z点压强相同,y点温度低于z点,温度升高反应①向逆反应方向移动,y点平衡时气体分子物质的量小于z点,根据质量守恒定律,y点、z点气体的质量相等,混合气体平均摩尔质量:M(y)M(z),D项错误;E项,该反应①的ΔH0,该反应的正反应为气体分子数减小的反应即ΔS0,该反应自发进行时ΔH-TΔS0,该反应自发进行的条件是低温,E项正确;答案选CE。
(3)根据图像催化剂中约为2.0时,CO的转化率最大、DME选择性最大,催化剂中约为2.0时最有利于二甲醚的合成。
(4)①根据平衡常数的概念,反应CH3OCH3CH4+CO+H2的平衡常数表达式Kp=。
②设起始充入的CH3OCH3物质的量为amol,从起始到平衡转化CH3OCH3物质的量为xmol,用三段式:CH3OCH3CH4+CO+H2
n(起始)(mol)a000
n(转化)(mol)xxxx
n(平衡)(mol)a-xxxx
根据表中数据,起始时P总为50.0kPa,40min和50min时P总相等,平衡时P总=100kPa,则=,解得x=,平衡时CH3OCH3、CH4、CO、H2物质的量都为mol,各物质物质的量分数都为,平衡时CH3OCH3、CH4、CO、H2的分压都为100kPa=25kPa,该反应的平衡常数Kp===625kPa2。
(5)根据装置图,该二甲醚燃料电池中电解质为酸性,在负极二甲醚发生氧化反应生成CO2,负极电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。设消耗二甲醚1kg,根据负极电极反应式,每消耗1molCH3OCH3转移12mol电子,根据法拉第电解定律计算Q=znF=1296500C/mol,电功W=UQ=1.2V1296500C/mol,根据换算公式1kW·h=3.6106J,电池输出电能为1.2V1296500C/mol(3.6106J·kW-1·h-1),能量密度E=电池输出电能/燃料质量=1.2V1296500C/mol(3.6106J·kW-1·h-1)1kg=8.39kW·h·kg-1。
相关资料
更多