化学第二节 化学平衡课后复习题
展开2.2.2化学平衡常数课堂同步练-人教版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.在800℃时,体积为1升的密闭容器中,下列可逆反应达到化学平衡状态:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),已知CO和H2O(g)的初始浓度为0.01mol·L-1时,H2平衡浓度为0.005mol·L-1.若此时再加入0.02mol·L-1的H2O(g),重新达到平衡时,H2平衡浓度为
A.0.025 mol·L-1 B.0.0075 mol·L-1 C.0.005 mol·L-1 D.0.015 mol·L-1
2.温度为,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和,发生反应:。反应相同时间后,测得各容器中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.时,a、b两点平衡常数
B.图中c点所示条件下,
C.容器内的压强:
D.图中b点所示条件下,再向体系中充入一定量的,达到平衡时,的转化率比原平衡大
3.某温度下,在2L恒容密闭容器中,加入3 molA 和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)。反应5 min后达到平衡,测得反应前后的压强之比为25:26。下列说法不正确的是
A.该温度下,该反应的平衡常数表达式为K =
B.该条件下反应到达平衡,v(A)=0.06mol/(L·min)
C.该条件下,在该容器中继续投入3 molA和2 mol B,反应物的转化率增大
D.温度不变,增大压强,平衡向左移动,化学平衡常数K不变
4.一定温度下,将2molA和2molB两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)+B(g) xC(g)+ 2D(g), 2 min末反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1,下列说法正确的是
A.此温度下该反应的平衡常数K等于1
B.A的平衡转化率为40%
C.x的值为2
D.A和B的平衡转化率相等
5.下列关于化学平衡常数的说法正确的是
A.在任何条件下,化学平衡常数都不变
B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变
C.由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
D.化学平衡常数K与温度、反应物浓度以及体系的压强有关
6.在一定温度下,对于可逆反应2X(s)2Y(s)+Z(g);某时刻达到平衡时只增大压强,再次达到新平衡时,Z的浓度
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
7.已知下列3个热化学方程式(K为平衡常数):
①Cu2S(s)+O2(g) Cu2O(s)+SO2(g)ΔH1 K1
②2Cu2O(s)+Cu2S(s) 6Cu(s)+SO2(g)ΔH2 K2
③Cu2S(s)+O2(g) 2Cu(s)+SO2(g)ΔH3 K3
则ΔH3和K3的表达式分别为
A.2ΔH1+ΔH2,2K1•K2 B.
C. D.
8.某温度下,向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0molB,反应A(g)+B(g)C(g),经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如下表:
t/s
0
5
15
25
35
n(A)/mol
1.0
0.85
0.81
0.80
0.80
下列说法正确的是
A.反应在前5s的平均速率v(B)=0.15mol/(L•s)
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(A)=0.41mol/L,则反应的△H>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molC,达到平衡时,C的转化率大于80%
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC,反应达到平衡前v(正)
①2NO(g)N2O2(g)(快) △H1<0 平衡常数K1
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) △H2<0 平衡常数K2
下列说法正确的是
图a
A.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的△H= - (△H1+△H2)
B.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率
C.反应过程中的能量变化可用图a表示
D.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数
10.下列有关化学平衡常数的描述中正确的是( )
A.化学平衡常数的大小取决于化学反应本身,与其他外界条件无关
B.相同温度下,反应与反应的化学平衡常数相同
C.反应的化学平衡常数随温度升高而增大
D.反应的平衡常数达式为
二、填空题
11.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 。
12.下列反应在210℃达到平衡:
①PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) △H>0 K=1
②CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) △H<0 K=5×104
③COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) △H>0
(1)根据反应①的平衡常数,下列等式一定成立的是 。
A.[PCl5]=[PCl3]=[Cl2]=1
B.[PCl5]=[PCl3][Cl2]=1
C.[PCl5]=[PCl3][Cl2]
(2)减少Cl2的浓度,反应③的K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)要使反应①和②的K值接近,可采取什么措施 ?
(4)求③的K值 。
13.回答下列问题
(1)如图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3 ∆H<0达到平衡时,如果开始时SO2浓度为4mol/L,2min后反应达平衡,若这段时间内v(O2)为0.5mol/(L·min),那么2min时SO2的浓度为 ,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a-b过程中改变的条件可能是 ;b-c过程中改变的条件可能是 ;若增大压强时,反应速度变化情况画在c-d处 。
(2)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的关系如表:
t°C
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(选填吸热、放热)
③能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分)
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)=(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
14.短周期的元素在自然界中比较常见,尤其是非金属元素及其化合物在社会生活中有着很重要的作用。
(1)红酒中添加一定量的SO2可以防止酒液氧化,这利用了SO2的 性。自来水中含硫量约70mg/L,它只能以 (填微粒符号)形式存在。
(2)实验室可用浓氨水与氢氧化钠固体作用制取氨气,试用平衡原理分析氢氧化钠的作用: 。
(3)如图是向5mL0.1mol·L-1氨水中逐滴滴加0.1mol·L-1醋酸,测量其导电性的数字化实验曲线图,请你解释曲线变化的原因 。
甲硫醇(CH3SH)是一种重要的有机合成原料,用于合成染料、医药、农药等。工业上可用甲醇和硫化氢气体制取:CH3OH+H2SCH3SH+H2O。
熔点(℃)
沸点(℃)
甲醇
-97
64.7
甲硫醇
-123
7.6
完成下列填空:
(4)写出该反应的化学平衡常数表达式 。该反应的温度为280~450℃,选该反应温度可能的原因是:①加快反应速率;② 。
(5)已知在2L密闭容器中,只加入反应物,进行到10分钟时达到平衡,测得水的质量为5.4g,则v(CH3SH)= mol/(L•min)。
(6)常温常压下,2.4g甲硫醇完全燃烧生成二氧化硫和其他稳定产物,并同时放出52.42kJ的热量,则甲硫醇燃烧的热化学方程式为 。
15.含氮类化合物在人类的日常生活中有着重要的作用。
(1)研究表明,在200℃,压强超过200MPa时,不使用催化剂,氨便可以顺利合成。但工业上合成NH3往往在温度500℃压强20~50MPa的条件下进行,已知合成氨为放热反应,试分析原因 。
(2)已知:A.2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) ΔH=-123kJ/mol
B.NH2COONH4(l)(NH2)2CO(g)+H2O(g) ΔH= +50kJ/mol
①在工业生产中,尿素是由以上A、B两步合成的,则工业上由氨气与二氧化碳合成尿素的热化学反应方程式为: 。
②尿素合成过程中通过控制温度、NH3和CO2的物质的量比(氨碳比a)等因素来提高CO2的转化率。如图是在其他因素一定,不同氨碳比条件下CO2平衡转化率与温度的关系图。由图可知当温度一定时,a值越大,CO2转化率越大其原因是 ;当a一定时,CO2平衡转化率呈现先增大后减小的趋势,其原因为 。
(3)工业上常利用4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)生产硝酸。在同温条件下,向2L的反应容器中充入2mol NH3与2.75molO2,平衡时NH3转化率为50%,则该温度下K= ;保持温度不变,反应容器中每种物质各增加0.1mol,则平衡将 移动;其他条件不变,下列措施一定可以增大氨气转化率的是 。
a.降低氨气浓度 b.增大容器体积 c.降低温度 d.移除水蒸气 e.选择合适的催化剂
16.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:
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(选填吸热、放热);
(3)下列能使CO2的转化率增加的是
(a)增大压强 (b)增加CO2的含量
(c)分离出产物H2O (d)升高温度
(4)830K时,若起始时:c(CO2)=2mol/L,c(H2)=3mol/L,平衡时CO2的转化率为60%,氢气的转化率为
(5)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)混合气体的摩尔质量不变
17.在1.5L的密闭容器中通入2molX2和3molY2的混合气体,在一定条件下发生反应:X2(g)+3Y2(g) 2Z(g) +4W(?) ΔH<0达到平衡时,容器内压强为反应开始时的0.8(相同温度下测量)。
(1)该反应的化学平衡常数值为
(2)为提高X2的平衡转化率,下列措施可行的是
a.向体系中再通入一定量的X2
b.降温
c.移出部分Z
d.再冲入一定量Ar e.增大容器体积
(3)反应达平衡后,t1时刻改变条件,速率随时间变化如图所示,则t1对应条件改变为
a. 升温
b. 向体系中再通入一定量的W
c. 移走部分X2、Y2
d.减小容器的体积
18.对于反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g),速率方程v=k[c(A)]m[c(B)]n,k为速率常数(只受温度影响),m+n为反应级数。已知H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g),CO的瞬时生成速率=k[c(H2)]m[c(CO2)]。一定温度下,控制CO2起始浓度为0.25 mol·L-1,改变H2起始浓度,进行以上反应的实验,得到CO的起始生成速率和H2起始浓度呈如图所示的直线关系。
(1)该反应的反应级数为 。
(2)速率常数k= 。
(3)当H2的起始浓度为0.2 mol·L-1,反应进行到某一时刻时,测得CO2的浓度为0.2 mol·L-1,此时CO的生成瞬时速率v= mol·L-1·s-1。
19.二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为,用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式 。
20.浓度商的意义
(1)浓度商的表达式:对于可逆反应:aA+bBcC+dD,浓度商表示为:Qc=
(2)计算浓度商Qc只需代入各物质在 (不一定是平衡状态)的物质的量浓度,计算平衡常数K必须代入各物质在 的物质的量浓度。
三、实验题
21.我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石品位的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。
Ⅰ.氧化浸出
(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有生成。
①该反应的离子方程式为 。
②该反应在25~50℃下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分析其原因: 。
Ⅱ.配位浸出
反应原理为:(未配平)
(2)为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有 (至少写出两点)。
(3)为稳定浸出液的pH,生产中需要向氨水中添加NH4Cl,构成NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究:25℃时,向a mol·L-1的氨水中缓慢加入等体积0.02mol·L-1的NH4Cl溶液,平衡时溶液呈中性。则NH3·H2O的电离常数Kb= (用含a的代数式表示);滴加NH4Cl溶液的过程中水的电离平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
Ⅲ.生物浸出
在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。
(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有 (填化学式),微生物参与反应的离子方程式为 (任写一个)。
(5)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+,当有2mol 生成时,理论上消耗O2的物质的量为 。
22.(1)K2Cr2O7的水溶液中存在如下平衡:Cr2O72-(aq)+ H2O(l) 2CrO42-(aq)+ 2H+(aq),平衡常数表达式为 ;
已知:在水溶液中K2Cr2O7为橙红色,K2CrO4为黄色。
往上述溶液中加入氢氧化钠溶液呈 色,再加入过量硫酸溶液呈 色;此实验现象,符合勒夏特列原理:如果改变维持化学平衡的条件(浓度、压强或温度),平衡就会向着 这种改变的方向移动;
(2)在KMnO4与H2C2O4反应中,可通过测定 的时间来测定该反应的速率;
此反应开始反应缓慢,随后反应迅速加快,其原因是 (填字母)
A.KMnO4溶液中的H+起催化作用
B.生成的CO2逸出,使生成物浓度降低
C.反应中,生成的Mn2+起催化作用
D.在酸性条件下KMnO4的氧化性增强
(3)为探讨化学反应速率的影响因素,设计的实验方案如下表(已知 I2+2S2O32-===S4O62-+2I-,其中Na2S2O3溶液均足量)。
实验序号
体积V/mL
时间/s
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
碘水
水
①
10.0
2.0
4.0
0.0
t1
②
8.0
2.0
4.0
2.0
t2
③
6.0
2.0
4.0
Vx
t3
①淀粉溶液的作用是 。②表中Vx= mL,比较t1、t2、t3大小 ,
试推测该实验结论: 。
23.高铁酸盐()具有极强的氧化性和优良的絮凝功能,在水处理方面有一定的发展前景。但是由于存在自催化现象(即分解产物可催化高铁酸盐的分解),限制了它的大规模应用,研究使其稳定的方法尤为关键。
已知:
I.制备高铁酸盐
(1)制备的原理是:
Ⅱ.高铁酸盐稳定性的研究
(2)碱性环境下,久置的溶液中除了产生红褐色外,同时还会产生绿色的。此过程的反应为、 。
为研究使稳定的方法,分别做以下4个实验:
序号
X
现象
a
2滴0.01 mol/L KI
紫色迅速褪去
b
2滴蒸馏水
分别用紫外可见分光光度计测三支试管内溶液的吸光度,结果如下图所示。
c
2滴0.01 mol/L NaF 溶液
d
2滴0.01 mol/L 溶液
资料:吸光度大小与溶液中成正比。
(3)甲同学预测d试管内的实验现象应与a试管相似,预测依据是 。
(4)但吸光度结果图显示甲同学预测并不正确。结合化学用语,从化学反应速率角度解释d试管内的现象与a试管不同的原因是: 。
(5)“—■—”曲线为 (填入“试管c”或“试管d”)的实验结果,理由是 。
(6)综合以上讨论,任意写出一种能稳定的方法 。
参考答案:
1.B
【详解】两次反应的温度相同,所以平衡常数不变,据此可以求出结果:
此时,又加入0.02mol/LH2O后:
此时,解得x=0.0025mol/L,此时氢气的浓度为0.005+x=0.0075mol/L,正确选项为B。
2.C
【分析】由反应可知容器体积越大,压强越小,反应往正方向移动,NO2的转化率提高,由图像可知,相同时间,a,b为已达到平衡点,c还未达到平衡,利用化学平衡常数和等效平衡进行分析。
【详解】A.平衡常数只与温度有关,温度相同,K相同,a、b两点平衡常数,故A错误;
B.由以上分析可知c未达平衡,此时反应正向进行,,故B错误;
C.b点转化率为80%,则反应的为0.8mol,剩余为0.2mol;生成的的物质的量为0.4mol,生成的物质的量0.8mol,则平衡时混合气体的物质量为:0.2+0.4+0.8=1.4mol;a点时转化率为40%,则反应的为0.4mol,剩余为0.6mol;生成的的物质的量为0.2mol,生成的物质的量0.4mol,则平衡时混合气体的物质量为:0.6+0.2+0.4=1.2mol,若两容器体积相同,则根据压强之比等于物质的量之比可知得,而,则,故C正确;
D.b点已达平衡,再向体系中充入一定量的,等同于增大压强,的转化率减小,故D错误;
故选:C。
3.C
【分析】由反应5 min后达到平衡,测得反应前后的压强之比为25:26可知,该反应为气体体积增大的反应,反应的化学方程式为3A(g)+2B(g)4C(g)+2D(g),设平衡时D的物质的量为2amol,由题意可建立如下三段式:
由反应前后的压强之比等于反应前后气体的物质的量之比可得:5:(5+a)=25:26,解得a=0.2,则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为2.4mol、1.6mol、0.8mol、0.4mol。
【详解】A.由分析可知,反应的平衡常数表达式为K =,故A正确;
B.由分析可知,A的平均速率v(A)= =0.06mol/(L·min),故B正确;
C.该条件下,在该容器中继续投入3 molA和2 mol B相当于增大压强,该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,故C错误;
D.该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,反应的平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,故D正确;
故选C。
4.C
【分析】根据三段式有:
0.2x=,解得x=2,平衡时A、B、C、D各物质的物质的量0.8mol、1.6mol、0.8mol、0.8mol。
【详解】A.此温度下该反应的平衡常数,A错误;
B.A平衡转化率= ,B错误;
C.根据分析,x=2,C正确;
D.A平衡转化率= ,B平衡转化率= ,D错误;
故选C。
5.C
【详解】A.化学平衡常数受温度的影响而发生变化,A错误;
B.化学平衡常数只与温度有关,与反应的浓度无关,B错误;
C.平衡常数越大,说明该可逆反应进行的程度越大,即由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度,C正确;
D.化学平衡常数K只与温度有关,与反应物浓度以及体系的压强无关,D错误;
故选C。
6.C
【详解】
该反应的平衡常数K=c(Z),温度不变平衡常数不变,达到平衡时只增大压强平衡常数K依然为c(Z),所以Z的浓度不变。
答案为C。
7.D
【详解】根据盖斯定律得,则;,,;
故选D。
8.D
【详解】A.反应在前5s的平均速率,,,A项错误;
B.35s时,,升高温度,平衡时c(A)=0.41mol/L,A的浓度增加,表明升高温度反应向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,反应的△H<0,B项错误;
C.起始时向容器中充入2 molC,极限转化为反应物时,与原起始量比值相同,二者为等效平衡,若平衡不移动,正逆反应中A、C转化率之和为1,此时A的转化率为20%,C的转化率为80%,但压强增大,平衡向生成C的方向移动,可知达平衡时,C的转化率小于80%,C项错误;
D.A、B的起始浓度均为0.5mol/L,平衡时A浓度为0.4mol/L,A反应了0.1mol/L,列出三段式:
平衡常数,起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC,,平衡向逆向移动,则反应达到平衡前v(正)
9.B
【详解】A. 根据盖斯定律分析,①+②即可得到反应,2NO(g)+O2(g)2NO2(g),故反应热为△H=△H1+△H2,故A错误;
B. 反应慢的速率决定总反应速率,所以反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应速率,故B正确;
C. 图a表示前者为吸热,与题中信息不符合,故C错误;
D. 因为反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)为①+②的结果,所以其平衡常数K=K1K2,故D错误;
故选B。
10.D
【分析】化学反应平衡常数K表达式为生成物的浓度幂之积比反应物的浓度幂之积,且平衡常数只与反应温度有关,温度升高,平衡如果正向移动,K变大,平衡如果逆向移动,K值变小。
【详解】A.化学平衡常数的大小取决于化学反应本身,并且只与温度有关,A项错误;
B.相同温度下,反应与反应的化学平衡常数互为倒数,B项错误;
C.反应的化学平衡常数随温度升高而减小,C项错误;
D.反应的平衡常数达式为,D项正确。
答案选D。
【点睛】化学反应平衡常数K表达式为生成物的浓度幂之积比反应物的浓度幂之积,平衡常数只与反应温度有关,温度升高,平衡如果正向移动,K变大,平衡如果逆向移动,K值变小。并且方程式如果颠倒,其对应电离平衡常数K值应该互为倒数。
11. 7△H1+4△H2 > 3N2H44NH3+N2
【详解】(1)已知:①N2H4 (g) ⇌ N2(g)+2H2(g) △H1;②N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) △H2
根据盖斯定律7①+4②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
12.(1)C
(2)不变
(3)同时升温
(4)2×10-5
【详解】(1)(1)由反应①的平衡常数表达式,可得[PCl5]=[PCl3][Cl2],选C。
(2)(2)K只与外界条件中的温度有关,改变物质的浓度,K值不变。
(3)(3)由于K只与外界条件中的温度有关,其他使平衡移动的因素是不可行的。故要使反应①和②的K值接近,也就是反应①正向移动,反应②逆向移动,同时升温即可。
(4)(4)反应③是反应②的逆反应,其K值是反应②K的值的倒数,则反应③的K值为2×10-5。
13.(1) 2mol/L 升高温度 减少SO3的浓度
(2) 吸热 bc 830
【详解】(1)根据可得,2min内O2的c=v=1mol/L,由同一反应相同时间内各物质的变化量之比与化学计量数之比相同,可得2min内SO2的c=2mol/L,那么2min时SO2的浓度为4 mol/L-2 mol/L=2 mol/L;
a点时,正逆反应速率都增大,且v逆大于v正,说明平衡逆向移动,题中正反应放热,故改变的条件应为升高温度;
b点正反应速率不变,逆反应速率减小,说明生成物浓度减小,故改变的条件应为减少SO3浓度;
题中反应为气体系数减小的反应,增大压强,正逆反应速率同时增大,且v正大于v逆,故变化情况如图:
(2)①化学平衡常数的表达式为产物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值,故答案为;
②根据表中数据,温度升高,K值增大,说明升温,平衡正移,故该反应为吸热反应;
③a.题中反应为气体系数不变的反应,所以压强始终保持不变,a错误;
b.c(CO)不变说明CO的消耗速率与生成速率相等,达到平衡状态,b正确;
c.v正(H2)=v逆(H2O),说明正反应速率与逆反应速率相等,达到平衡状态,c正确;
d.c(CO2)=c(CO)不能说明正反应速率与逆反应速率相等,d错误;
故答案选bc。
④c(CO2)·c(H2)=(CO)·c(H2O)说明该温度下K=1,由表中数据可知温度为830℃。
14.(1) 还原性 SO
(2)氢氧化钠是强电解质,溶于水增加了氢氧根浓度,且溶解过程放热,使平衡NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-向逆反应方向移动,有利于氨气逸出
(3)氨水是弱电解质本身导电性差,滴加醋酸后生成强电解质醋酸铵,强电解质完全电离,离子浓度增大,导电性增强,反应完全后继续加醋酸,离子浓度因稀释而减小,导电性减弱
(4) K= 催化剂的最佳活性温度范围
(5)0.015
(6)CH3SH(g)+3O2(g)=SO2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-1048.4kJ/mol
【详解】(1)红酒中添加一定量的SO2可以防止酒液氧化,SO2作抗氧化剂,体现了SO2的还原性;由于自来水中通入了一定量的氯气或添加了具有强氧化性的含氯消毒剂,因此自来水中的S只能以不具有还原性的最高价存在,即;
(2)浓氨水滴入氢氧化钠固体,溶解放热,促使NH3的挥发,使一水合氨分解生成氨气,使NH3+H2ONH3•H2ONH+OH-向生成NH3移动,加快氨气逸出;
(3)氨水中的NH3∙H2O是弱电解质,只能微弱电离产生自由移动的、OH-,溶液的电导率不大。向其中加入弱酸醋酸溶液时,二者发生反应产生可溶性强电解质CH3COONH4,使溶液中自由移动的离子浓度增大,溶液的电导率增强,当恰好反应时,离子浓度最大,此时电导率达到最大值,后来醋酸溶液过量,过量的醋酸溶液对CH3COONH4起稀释作用,导致溶液中自由移动的离子浓度逐渐减少,溶液的电导率逐渐降低;
(4)根据反应方程式可推出平衡常数表达式为K=;
(5)已知在2L密闭容器中,只加入反应物,进行到10分钟时达到平衡,测得生成水的质量为5.4g,及n(H2O)=5.4g÷18g/mol=0.3mol,则v(H2O)=,则v(CH3SH)=0.015 mol/(L•min);
(6)常温常压下,2.4g甲硫醇完全燃烧生成二氧化硫和水,放出52.42kJ的热量,则1mol甲硫醇燃烧放出的热量=20×52.42kJ=1048.4kJ,则其燃烧的热化学方程式为CH3SH(g)+3O2(g)=SO2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-1048.4kJ/mol。
15. 温度太低反应太慢,压强太大对设备要求较高,压强太低转化率下降 2NH3(g)+CO2(g) (NH2)2CO(g) +H2O(g) ΔH=-73kJ/mol a值越大,NH3占反应物比例高,平衡向正向移动提高了CO2转化率 前半段B反应为主导因素,温度升高,促进B反应向正向移动,后半段A反应为主导因素,A反应向逆向移动 0.75 逆向(或向左) abd
【详解】试题分析:本题考查合成NH3适宜条件的选择,盖斯定律的应用,化学平衡图象的分析,化学平衡常数的计算和应用,外界条件对化学平衡的影响。
(1)工业合成氨的反应为N2+3H22NH3;工业上合成NH3使用500℃不使用200℃的原因是:温度太低反应速率太慢,且在500℃时催化剂的催化活性最好。工业上合成NH3使用20~50MPa不使用200MPa的原因是:压强太低反应速率慢且反应物转化率低;虽然增大压强既能加快反应速率也能提高NH3的产率,但压强太大对设备要求较高,在经济上不合算。
(2)①工业上用NH3与CO2反应生成(NH2)2CO和H2O,应用盖斯定律,将A+B得,2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(g)+H2O(g)ΔH=(-123kJ/mol)+(+50kJ/mol)=-73kJ/mol,工业上由NH3和CO2合成尿素的热化学方程式为:2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(g)+H2O(g)ΔH=-73kJ/mol。
②由图可知当温度一定时,a值越大,CO2转化率越大,其原因是:a值越大,NH3占反应物的比例越大,平衡向正反应方向移动,提高CO2的转化率。当a一定时,升高温度CO2平衡转化率呈现先增大后减小的趋势,其原因是:前半段(最高点之前)B反应为主导因素,温度升高,促进B反应向正向移动,后半段(最高点之后)A反应为主导因素,升高温度,A反应向逆向移动。
(3)用三段式,4NH3(g)+ 5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
c(起始)(mol/L)1 1.375 0 0
c(转化)(mol/L)150%=0.5 0.625 0.5 0.75
c(平衡)(mol/L)0.5 0.75 0.5 0.75
该温度下K===0.75。保持温度不变,反应容器中每种物质各增加0.1mol,瞬时NH3、O2、NO、NH3物质的量浓度依次为0.55mol/L、0.8mol/L、0.55mol/L、0.8mol/L,此时Qc==0.80.75,平衡将逆向移动。a项,其他条件不变时,降低氨气浓度,平衡向逆反应方向移动,O2的转化率减小,NH3的转化率增大;b项,增大容器体积,即减小压强,平衡向正反应方向移动,NH3的转化率增大;c项,由于该反应是放热反应还是吸热反应未知,无法判断降低温度,平衡移动的方向,无法判断NH3的转化率是增大还是减小;d项,移除水蒸气,平衡向正反应方向移动,NH3的转化率增大;e项,使用合适催化剂能加快反应速率,平衡不移动,NH3的转化率不变;一定可以增大氨气转化率的是abd,答案选abd。
16. K=[c(CO).c(H2O)] /[c(CO2).c(H2) ] 吸热 c d 40% b c
【分析】(1)根据化学平衡常数的定义书写该反应化学平衡常数表达式;
(2)随温度升高,平衡常数增大,说明平衡正向移动;
(3)要提高CO2的转化率,应使平衡向正反应,结合化学平衡移动原理分析选项;
(4)氢气的转化率=;
(5)根据化学平衡状态的标志分析;
【详解】(1)化学平衡常数是可逆化学反应达到平衡状态时,生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值。该反应化学平衡常数表达式是K=[c(CO).c(H2O)] /[c(CO2).c(H2) ];
(2)随温度升高,平衡常数增大,说明平衡正向移动,正反应吸热;
②A.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)反应前后气体系数和不变,缩小容器的容积,平衡不移动, CO2的转化率不变,故不选A;
B.在原容器中再充入1 mol CO2,平衡正向移动,但是平衡移动消耗量远小于加入量,因此CO2的转化率降低,故不选B;
C.将水蒸气从体系中分离出,则减小了生成物的浓度,平衡正向移动,因此可以提高CO2的转化率,故选C;
D.升高温度平衡正向移动,CO2的转化率增大,故选D;
(4)根据反应方程式,CO2和H2的变化量比为1:1,CO2的变化量为2mol/L×60%=1.2 mol/L,所以H2的变化量也为2mol/L×60%=1.2mol/L,氢气的转化率为40%;
(5)a.反应前后气体的物质的量不变,温度一定,容器中压强始终不变,故压强不变,不能说明到达平衡状态,故不选a;
b.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,混合气体中c(CO)不变说明到达平衡状态,故选b;
c.v(H2)正=v(H2O)逆不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,说明到达平衡状态,故选c;
d. ,气体总质量、总物质的量都不变,所以混合气体的摩尔质量始终不变,摩尔质量不变不能说明到达平衡,故不选d;
【点睛】本题考查化学平衡常数及影响因素、平衡移动、平衡状态的判断等,注意平衡状态的判断,选择的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
17. 0.44 bc a
【分析】(1)容器内压强为反应开始时的0.8(相同温度下测量),说明反应前后气体压强减小,气体物质的量减小,则W不是气体,由题给数据建立三段式求解;
(2)反应是气体体积减小的放热反应,为提高X2的平衡转化率,平衡向正反应方向移动;
(3)反应达平衡后,t1时刻改变条件依据图象变化可知,正逆反应速率都增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动。
【详解】(1)容器内压强为反应开始时的0.8(相同温度下测量),说明反应前后气体压强减小,气体物质的量减小,则W不是气体,在1.5L的密闭容器中通入2molX2和3molY2的混合气体,容器内压强为反应开始时的0.8,设反应的X2物质的量为x,由题意建立如下三段式:
X2(g)+3Y2(g)2Z(g)+4W(?)
起始量(mol) 2 3 0
变化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 2-x 3-3x 2x
由可得,关系式(2-x+3-3x+2x)=(2+3)×0.8,解得x=0.5mol,平衡时c(X2)==1mol/L,c(Y2)==1mol/L,c(Z)==mol/L,则平衡常数K==≈0.44,故答案为0.44;
(2)a、向体系中再通入一定量的X2,增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,但X2转化率减小,故错误;
b、该反应是放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,X2转化率增大,故正确;
c、移出部分Z,减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动X2转化率增大,故正确;
d、恒温恒容容器中再冲入一定量Ar,总压增大分压不变,平衡不变,X2转化率不变,故错误;
e、增大容器体积,压强减小,平衡向气体体积增大的方向进行,平衡向逆反应方向移动,X2转化率减小,故e错误;
bc正确,故答案为bc;
(3)a、该反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡向逆反应方向移动,故正确;
b、W不是气体,向体系中再通入一定量的W,对化学平衡无影响,故错误;
c、移走部分X2、Y2,平衡向逆反应方向移动,但反应速率减小,故错误;
d、减小容器的体积,压强增大,反应速率增大,平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故错误;
a正确,故答案为a。
【点睛】本题考查化学平衡移动,注意化学平衡常数的计算方法,能够运用化学平衡移动原理分析外界条件对化学平衡的影响是解答关键。
18.(1)2
(2)15
(3)0.45
【详解】(1)控制CO2起始浓度为0.25 mol·L-1,根据CO的起始生成速率=k[c(H2)]m[c(CO2)]和H2起始浓度呈直线关系可知,m=1,该反应的反应级数为1+1=2;
(2)将图像上的点(0.4,1.5)代入v= k[c(H2)][c(CO2)]中有:1.5=0.4×k×0.25,解得k=15;
(3)由于CO2起始浓度为0.25 mol·L-1,反应进行到某一时刻时,测得CO2的浓度为0.2 mol·L-1,Δc(CO2)=(0.25-0.2)mol/L=0.05 mol/L,Δc(H2)=Δc(CO2)=0.05 mol/L,H2的瞬时浓度为c(H2)=(0.2-0.05)mol/L=0.15 mol/L,此时CO的生成瞬时速率v=15×0.15×0.2mol·L-1·s-1=0.45mol·L-1·s-1。
19.
【详解】可逆化学反应达到平衡时,生成物与反应物的平衡分压(方程式系数幂次方)乘积比表示反应的平衡常数。所以的。
20. 某一时刻 平衡状态时
【详解】浓度商是任何时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,而平衡常数是达到平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,故答案为某一时刻;平衡状态时。
21. H2O2受热分解;产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解等 提高氨水的浓度、提高氧压 正向 Fe2(SO4)3,H2SO4 或(任写一个) 4.25mol
【详解】(1)①CuFeS2中铜元素为+2价且为最高价态,铁元素为+2价,在酸性条件下能被双氧水氧化为Fe3+,S为-2价,可被氧化为SO42-,故反应的离子方程式为:2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O;
②过氧化氢受热分解,且生成的Cu2+、Fe3+可催化过氧化氢分解;
(2)由反应原理可知,为提高浸出率,可将黄铜矿粉碎、增大氨水浓度、增大氧压等;
(3)混合溶液中c(NH4+)=0.02/2=0.01mol/L,c(OH-)=10-7mol/L,;滴加氯化铵溶液促进水的电离,水的电离平衡正向移动;
(4)由关系图可知,可以循环使用的物质为Fe2(SO4)3、H2SO4;由二价铁转化为三价铁有微生物参与,离子方程式为;S8与O2和H2O反应也有微生物参与,离子方程式为;
(5)由题意知,当生成2mol SO42-时,有1mol Fe2+转化为Fe3+,Fe2+失去1mol电子,S2失去16mol电子,共失去17mol电子,则消耗氧气的物质的量为;
【点睛】2mol SO42-生成时,根据S守恒,则有1mol黄铜矿(CuFeS2)参加反应,反应中转移17mol电子,根据得失电子守恒,计算消耗氧气的量。
22. K= 黄 橙红 减弱 溶液紫色褪色 C 显色剂,检验I2的存在 4.0 t1
(2)在KMnO4与H2C2O4反应中,根据高锰酸钾溶液褪色的时间比较反应速率;A.KMnO4溶液中的H+起催化作用,由于反应开始时溶液中氢离子就存在,反应速率比较慢,说明氢离子不是反应速率迅速加快的原因,故A错误;B.生成的CO2逸出,使生成物浓度降低,生成二氧化碳逸出,生成物浓度减小,反应速率应该减小,故B错误;C. 反应中,生成的Mn2+起催化作用,由于反应刚开始时,溶液中锰离子浓度较小,随着反应的进行,溶液中锰离子浓度增大,锰离子对反应具有催化作用,故C正确;D.若是因为酸性条件下KMnO4的氧化性增强,则反应开始时反应速率就应该很快,故D错误;所以正确的是C,故答案为溶液紫色褪色;C;
(3)①淀粉遇到碘单质,溶液变成蓝色,实验中淀粉溶液作显色剂,检验I2的存在,故答案为:显色剂,检验I2的存在;
②为了探究反应物浓度对化学反应速率的影响,则除了Na2S2O3溶液的浓度不同外,应保持其他影响因素一致,即应使溶液体积均为16mL,故Vx=4.0mL;由于在三个实验中Na2S2O3溶液的体积①>②>③,而混合后溶液体积相同,故混合后Na2S2O3浓度①>②>③,可知化学反应速率①>②>③,反应所需时间的大小t1<t2<t3,故答案为4.0;t1<t2<t3;
根据上述分析,在其它条件不变时,增大浓度化学反应速率加快,故答案为:其它条件不变,增大浓度化学反应速率加快。
23.(1)
(2)
(3)碘离子与草酸根离子都有还原性
(4)在碱性条件下,草酸根将高铁酸根还原为三价铁之后,,为可逆反应,无法进行完全,故反应现象不同。
(5) d ; ,所以草酸根与铁离子反应程度更大,速率更快,吸光度变化更快;
(6)在高铁酸根溶液中,加入适量NaF和氢氧化钠的混合溶液
【详解】(1)反应中,铁元素化合价由+3价上升到+6价,化合价总升高3价,ClO-→Cl-,氯元素化合价由+1价降低为-1,化合价总共降低2价,化合价升降的最小公倍数为6,故Fe3+的系数为2,ClO-的系数为3,由铁元素守恒可知系数为2,由氯元素守恒可知Cl-系数为3,根据电荷守恒可知OH-的系数为10,根据氢元素守恒可知,产物为水,且系数为5,所以离子方程式为:;
(2)碱性环境下,久置的溶液中除了产生红褐色外,生成的氢氧化铁会催化高铁酸根分解产生绿色的,发生反应为:;
(3)碘离子与草酸根离子都有还原性,可将高铁酸根还原,故现象相似;
(4)在碱性条件下,草酸根将高铁酸根还原为三价铁之后:,为可逆反应,无法进行完全,故反应现象不同;
(5)已知: , ,所以草酸根与铁离子反应程度更大,速率更快,吸光度变化更快;
(6)酸性条件下高铁酸根不稳定,在有F-存在时,高铁酸根的自催化分解速率明显降低,故保存高铁酸根溶液时,加入适量NaF和氢氧化钠的混合溶液。
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