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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品第4课时一课一练
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品第4课时一课一练，共11页。试卷主要包含了已知等内容，欢迎下载使用。
第二节 化学平衡
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是( )
A.CO+NO2CO2+NO ΔH<0
B.3O22O3 ΔH>0
C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0
D.N2O3N2O+O2 ΔH>0
解析降低温度,化学平衡向放热反应(ΔH<0)方向移动。
答案A
2.已知:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0。该反应达到平衡后,下列条件的改变有利于反应正向进行的是( )
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析该反应正向为气体体积增大的吸热反应,故升高温度和减小压强有利于反应正向进行。
答案A
3.
如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0
D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
解析根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。
答案D
4.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.缩小体积
D.增大体积
解析由于该反应是气体分子数不变的反应,缩小体积时压强增大,平衡不移动,反应速率增大能缩短达到平衡的时间。
答案C
5.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强B.降低温度
C.增大CO的浓度D.更换催化剂
解析一般来说,有两种及两种以上反应物的可逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但本身的转化率降低,故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应,故增大压强只能缩短反应达到平衡的时间,并不能使该平衡发生移动,因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应,降低温度能使平衡向右移动,从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率,改变可逆反应达到平衡的时间,不能提高CO的转化率。
答案B
6.在高温下发生反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH>0。要使混合气体颜色加深,可采取的方法是( )
A.保持容积不变,加入HBr(g)
B.降低温度
C.将容器容积扩大1倍
D.保持容积不变,加入H2(g)
解析保持容积不变,加入HBr(g),平衡正向移动,Br2浓度增大,混合气体颜色加深。
答案A
7.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入“惰性”气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A项错误;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入“惰性”气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。
答案A
8.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是( )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
解析A项,气体颜色加深即平衡向左移动,所以此反应为放热反应,错误;B项,假设压缩气体体积平衡不移动,则气体颜色加深,但平衡向右移动,使混合气体颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,错误;C项,假设平衡不移动,若体积减小一半,压强为原来的两倍,但平衡向右移动,使压强在原来压强的2倍的基础上减小,正确;D项,体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,混合气体的颜色无变化,错误。
答案C
9.对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、容器容积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率 ,PCl5(g)的百分含量 。
(2)2HI(g)I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,HI的分解率 ,HI的百分含量 。
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 ,NO2(g)的百分含量 。
答案(1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
提升能力跨越等级
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解析A项,图Ⅰ改变的条件应是缩小容器体积。B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以图Ⅱ应是加入了催化剂。C项、D项,由于图Ⅲ中平衡发生了移动,所以表示的不是催化剂对化学平衡的影响,而是温度,且乙的温度高于甲的。
答案B
2.在A(g)+B(g)C(g) ΔH<0的反应中,如图所示,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是( )
解析因为正反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,且平衡向吸热反应的方向移动,即向逆反应方向移动,所以v(逆)>v(正)。
答案B
3.体积完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1 g,B装有SO2和O2各2 g,在相同温度下反应达到平衡时,A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是( )
A.a%>b%B.a%=b%
C.a%
解析容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。要比较A、B两容器中SO2的转化率,可以对B容器的反应过程进行如下虚拟设计:
即先将B容器中的体积扩大一倍,达到平衡时状态Ⅱ与A容器中SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)平衡时SO2的转化率,所以B容器中SO2的转化率比A容器中的大,即a%
答案C
4.某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
D.若进入反应塔的混合气体为a ml,反应速率以v=-ΔnΔt表示,则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a370 ml·s-1
解析A选项,两组压强相同的实验中,当NO转化率相同时,温度高时需要时间长,因此由表中数据无法推出升高温度,反应速率加快的结论,所以错误;B选项,当温度均为30 ℃(或90 ℃)且NO转化率相同时,压强大时需要时间短,因此增大压强,反应速率变快,所以错误;C选项,从题给数据无法判断在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时,反应是否已达到平衡状态,所以错误;D选项,起始时NO的物质的量为a10 ml,NO的转化率从50%增至90%时,NO转化的物质的量为a10 ml×(90%-50%)=a25 ml,需要时间为3.7 s,因此反应速率为4a370 ml·s-1,所以正确。
答案D
5.已知可逆反应A2(?)+B2(?)2AB(?),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如下图,下列叙述正确的是( )
A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0
B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0
C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
解析由图可知,压强相等时,升高温度,AB的物质的量减少,故温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3时,温度不变,压强增大,AB的物质的量减小,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积减小的方向,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种为非气体,不能同时为气体。
答案B
6.(双选)(2019江苏卷)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
解析根据虚线可知,随着温度的升高,NO的平衡转化率减小,则温度升高时平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0,A项错误;由题图像可知,X对应状态未达到平衡状态,所以延长反应时间能使反应继续正向进行,NO的转化率提高,B项正确;Y点所示条件下,无论反应处于何种状态,增加反应物O2的浓度一定能使反应正向进行,提高NO的转化率,C项错误;由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO和NO2的化学计量数相同,NO的平衡转化率为50%,则平衡时的c(NO)=c(NO2),则K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)=1c(O2),当将O2的初始浓度5.0×10-4 ml·L-1代入该式时,可得K=2 000,但反应达到平衡时O2的浓度一定小于5.0×10-4 ml·L-1,故平衡常数K>2 000,D项正确。
答案BD
7.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量并有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍关注,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1 ml CO2和3 ml H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·ml-1。
测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。
(1)反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)= ml·L-1·min-1。
(2)H2的转化率为 。
(3)下列措施中能使n(CH3OH)n(CO2)增大的是 。
A.升高温度
B.充入He,使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.使用催化剂
E.缩小容器体积
解析(1)v(H2)=3v(CO2)=3×(1.00-0.25)ml·L-110min=0.225 ml·L-1·min-1。
(2)α(H2)=3×0.75ml3ml×100%=75%。
(3)A项,升温时平衡左移,n(CH3OH)n(CO2)减小。B项充入He,平衡不移动,n(CH3OH)n(CO2)不变。C项,分离出H2O(g),平衡右移,n(CH3OH)n(CO2)增大。D项,使用催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)n(CO2)不变。E项,缩小容器体积,平衡右移,n(CH3OH)n(CO2)增大。
答案(1)0.225 (2)75% (3)C、E
8.在容积相同的密闭容器内,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并分别在t s时测定其中NH3的体积分数,绘图如图所示。
(1)A、B、C、D、E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是 。
(2)此可逆反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)AC段的曲线是增函数,CE段曲线是减函数,试从反应速率和平衡角度说明理由: 。
解析由图判断可知,C点是第一个平衡点,则A、B两点尚未达到平衡状态。C点以后,随温度升高,NH3百分含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
答案(1)A、B (2)放热
(3)AC段:反应开始v(正)>v(逆),反应向右进行生成NH3;CE段:反应已达平衡,升温使平衡左移,NH3的体积分数减小
贴近生活拓展创新
在一个体积为2 L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(ml)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)= 。
(2)反应进行至2 min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3 min时再次达到平衡,则ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是 (填写编号)。
A.v(正)先增大后减小B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态: 。
解析(1)由Fe生成FeO,固体质量增大3.2 g,说明生成FeO 0.2 ml,则v(CO2)=0.2ml2 L×1min=0.1 ml·L-1·min-1。(2)由于建立新平衡的过程中反应速率增大,且CO2的物质的量减小,CO的物质的量增大,则可知升高温度,平衡正向移动,说明正反应吸热。(3)充入CO,CO浓度增大,逆反应速率增大,之后逐渐减小;5 min时CO2的浓度不变,正反应速率不变,因平衡逆向移动,CO2的浓度逐渐增大,正反应速率逐渐增大。
答案(1)0.1 ml·L-1·min-1
(2)> (3)C b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变;或固体总质量保持不变压强/
(×105 Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2 830
90
25
510
5 760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
第二节 化学平衡
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是( )
A.CO+NO2CO2+NO ΔH<0
B.3O22O3 ΔH>0
C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0
D.N2O3N2O+O2 ΔH>0
解析降低温度,化学平衡向放热反应(ΔH<0)方向移动。
答案A
2.已知:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0。该反应达到平衡后,下列条件的改变有利于反应正向进行的是( )
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析该反应正向为气体体积增大的吸热反应,故升高温度和减小压强有利于反应正向进行。
答案A
3.
如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0
D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
解析根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。
答案D
4.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.缩小体积
D.增大体积
解析由于该反应是气体分子数不变的反应,缩小体积时压强增大,平衡不移动,反应速率增大能缩短达到平衡的时间。
答案C
5.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强B.降低温度
C.增大CO的浓度D.更换催化剂
解析一般来说,有两种及两种以上反应物的可逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但本身的转化率降低,故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应,故增大压强只能缩短反应达到平衡的时间,并不能使该平衡发生移动,因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应,降低温度能使平衡向右移动,从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率,改变可逆反应达到平衡的时间,不能提高CO的转化率。
答案B
6.在高温下发生反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH>0。要使混合气体颜色加深,可采取的方法是( )
A.保持容积不变,加入HBr(g)
B.降低温度
C.将容器容积扩大1倍
D.保持容积不变,加入H2(g)
解析保持容积不变,加入HBr(g),平衡正向移动,Br2浓度增大,混合气体颜色加深。
答案A
7.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入“惰性”气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A项错误;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入“惰性”气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。
答案A
8.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是( )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
解析A项,气体颜色加深即平衡向左移动,所以此反应为放热反应,错误;B项,假设压缩气体体积平衡不移动,则气体颜色加深,但平衡向右移动,使混合气体颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,错误;C项,假设平衡不移动,若体积减小一半,压强为原来的两倍,但平衡向右移动,使压强在原来压强的2倍的基础上减小,正确;D项,体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,混合气体的颜色无变化,错误。
答案C
9.对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、容器容积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率 ,PCl5(g)的百分含量 。
(2)2HI(g)I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,HI的分解率 ,HI的百分含量 。
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 ,NO2(g)的百分含量 。
答案(1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
提升能力跨越等级
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解析A项,图Ⅰ改变的条件应是缩小容器体积。B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以图Ⅱ应是加入了催化剂。C项、D项,由于图Ⅲ中平衡发生了移动,所以表示的不是催化剂对化学平衡的影响,而是温度,且乙的温度高于甲的。
答案B
2.在A(g)+B(g)C(g) ΔH<0的反应中,如图所示,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是( )
解析因为正反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,且平衡向吸热反应的方向移动,即向逆反应方向移动,所以v(逆)>v(正)。
答案B
3.体积完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1 g,B装有SO2和O2各2 g,在相同温度下反应达到平衡时,A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是( )
A.a%>b%B.a%=b%
C.a%
解析容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。要比较A、B两容器中SO2的转化率,可以对B容器的反应过程进行如下虚拟设计:
即先将B容器中的体积扩大一倍,达到平衡时状态Ⅱ与A容器中SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)平衡时SO2的转化率,所以B容器中SO2的转化率比A容器中的大,即a%
答案C
4.某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
D.若进入反应塔的混合气体为a ml,反应速率以v=-ΔnΔt表示,则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a370 ml·s-1
解析A选项,两组压强相同的实验中,当NO转化率相同时,温度高时需要时间长,因此由表中数据无法推出升高温度,反应速率加快的结论,所以错误;B选项,当温度均为30 ℃(或90 ℃)且NO转化率相同时,压强大时需要时间短,因此增大压强,反应速率变快,所以错误;C选项,从题给数据无法判断在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时,反应是否已达到平衡状态,所以错误;D选项,起始时NO的物质的量为a10 ml,NO的转化率从50%增至90%时,NO转化的物质的量为a10 ml×(90%-50%)=a25 ml,需要时间为3.7 s,因此反应速率为4a370 ml·s-1,所以正确。
答案D
5.已知可逆反应A2(?)+B2(?)2AB(?),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如下图,下列叙述正确的是( )
A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0
B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0
C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
解析由图可知,压强相等时,升高温度,AB的物质的量减少,故温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3时,温度不变,压强增大,AB的物质的量减小,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积减小的方向,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种为非气体,不能同时为气体。
答案B
6.(双选)(2019江苏卷)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
解析根据虚线可知,随着温度的升高,NO的平衡转化率减小,则温度升高时平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0,A项错误;由题图像可知,X对应状态未达到平衡状态,所以延长反应时间能使反应继续正向进行,NO的转化率提高,B项正确;Y点所示条件下,无论反应处于何种状态,增加反应物O2的浓度一定能使反应正向进行,提高NO的转化率,C项错误;由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO和NO2的化学计量数相同,NO的平衡转化率为50%,则平衡时的c(NO)=c(NO2),则K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)=1c(O2),当将O2的初始浓度5.0×10-4 ml·L-1代入该式时,可得K=2 000,但反应达到平衡时O2的浓度一定小于5.0×10-4 ml·L-1,故平衡常数K>2 000,D项正确。
答案BD
7.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量并有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍关注,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1 ml CO2和3 ml H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·ml-1。
测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。
(1)反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)= ml·L-1·min-1。
(2)H2的转化率为 。
(3)下列措施中能使n(CH3OH)n(CO2)增大的是 。
A.升高温度
B.充入He,使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.使用催化剂
E.缩小容器体积
解析(1)v(H2)=3v(CO2)=3×(1.00-0.25)ml·L-110min=0.225 ml·L-1·min-1。
(2)α(H2)=3×0.75ml3ml×100%=75%。
(3)A项,升温时平衡左移,n(CH3OH)n(CO2)减小。B项充入He,平衡不移动,n(CH3OH)n(CO2)不变。C项,分离出H2O(g),平衡右移,n(CH3OH)n(CO2)增大。D项,使用催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)n(CO2)不变。E项,缩小容器体积,平衡右移,n(CH3OH)n(CO2)增大。
答案(1)0.225 (2)75% (3)C、E
8.在容积相同的密闭容器内,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并分别在t s时测定其中NH3的体积分数,绘图如图所示。
(1)A、B、C、D、E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是 。
(2)此可逆反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)AC段的曲线是增函数,CE段曲线是减函数,试从反应速率和平衡角度说明理由: 。
解析由图判断可知,C点是第一个平衡点,则A、B两点尚未达到平衡状态。C点以后,随温度升高,NH3百分含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
答案(1)A、B (2)放热
(3)AC段:反应开始v(正)>v(逆),反应向右进行生成NH3;CE段:反应已达平衡,升温使平衡左移,NH3的体积分数减小
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在一个体积为2 L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(ml)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)= 。
(2)反应进行至2 min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3 min时再次达到平衡,则ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是 (填写编号)。
A.v(正)先增大后减小B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态: 。
解析(1)由Fe生成FeO,固体质量增大3.2 g,说明生成FeO 0.2 ml,则v(CO2)=0.2ml2 L×1min=0.1 ml·L-1·min-1。(2)由于建立新平衡的过程中反应速率增大,且CO2的物质的量减小,CO的物质的量增大,则可知升高温度,平衡正向移动,说明正反应吸热。(3)充入CO,CO浓度增大,逆反应速率增大,之后逐渐减小;5 min时CO2的浓度不变,正反应速率不变,因平衡逆向移动,CO2的浓度逐渐增大,正反应速率逐渐增大。
答案(1)0.1 ml·L-1·min-1
(2)> (3)C b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变;或固体总质量保持不变压强/
(×105 Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2 830
90
25
510
5 760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
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