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新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时规范练24化学平衡及其移动含答案
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这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时规范练24化学平衡及其移动含答案，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当SO2、O2、SO3的浓度不再变化时,下列说法正确的是( )
A.SO2和O2全部转化为SO3
B.该反应已达到化学平衡
C.正、逆反应速率相等且等于零
D.SO2、O2、SO3的物质的量之比一定为2∶1∶2
2.乙酸作为化工原料可以制备氢气,其热裂解反应为CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1>0,在恒容密闭容器中充入1 ml乙酸蒸气,在一定条件下仅发生上述反应。下列推断正确的是( )
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.其他条件不变,平衡后再通入2 ml CO(g)和2 ml H2(g),平衡逆向移动
C.其他条件不变,平衡后再通入一定量的惰性气体,平衡逆向移动
D.其他条件不变,起始充入的CH3COOH(g)越多,CH3COOH(g)的平衡转化率越大
3.在容积为2 L的恒容绝热密闭容器中投入1 ml A和1 ml B,发生反应A(s)+B(g)C(g) ΔH<0,2 min后达到平衡,此时容器内有0.3 ml C。下列说法不正确的是( )
A.若容器内混合气体压强不变,则反应达到平衡状态
B.单位时间内n(B)消耗=n(C)生成时,则反应达到平衡状态
C.若开始时在该容器中投入1 ml A和2 ml B,则平衡时B的转化率小于30%
D.若将容器的容积压缩到原来的一半,正、逆反应速率都增大
4.(2023辽宁抚顺一中期末)一定温度下,在刚性容器中加入等物质的量的H2(g)与NO(g)发生反应:2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH<0,测得H2(g)与H2O(g)的分压随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.当气体密度不再变化时,反应达到平衡
B.体系中气体总物质的量:n初始∶n平衡=5∶4
C.升高温度,反应速率:v(正)降低,v(逆)增加
D.该反应的活化能:E正>E逆
5.一定条件下,在容积为2 L的刚性容器中充入1 ml (g)和2 ml H2,发生反应:
(g)+2H2(g)(g) ΔH<0,反应过程中测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.升高温度可增大反应速率,提高环戊二烯的平衡转化率
B.0~20 min内,H2的平均反应速率为0.05 ml·L-1·min-1
C.达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同
D.该温度下平衡常数Kp=4.0
6.利用CH4消除NO2污染,反应原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在10 L密闭容器中,分别加入0.50 ml CH4和1.20 ml NO2,测得不同温度下,n(CH4)(单位:ml)随时间变化的有关实验数据如表所示,下列说法正确的是( )
A.该反应在高温下才能自发进行
B.T2温度下,若容器内的密度不变则该反应处于平衡状态
C.可以利用40 min时的数据,计算T2温度下的平衡常数K
D.高温下CH4消除NO2速率较快,所以温度越高越有利于消除NO2
7.工业生产排放的烟气中同时存在SO2、NOx和CO,利用它们的相互作用可将SO2、NOx还原成无害物质,一定条件下得到以下实验结果。图1为298 K各气体分压与CO的物质的量分数的关系,图2为CO的物质的量分数为2.0%时,各气体分压与温度的关系。
下列说法错误的是( )
A.不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有多种
B.温度越高脱硫、脱硝的效果越好
C.NOx比SO2更易被CO还原
D.体系中可能发生反应:2COSS2+2CO、4CO2+S24CO+2SO2
8.(2023江苏无锡期末)在催化剂作用下,CO2氧化C2H6可获得C2H4。其主要化学反应为
反应Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH1=+177 kJ·ml-1
反应Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH2=+430 kJ·ml-1
压强分别为p1、p2时,将2 ml C2H6和3 ml CO2的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性[C2H4的选择性=n生成(C2H4)n总转化(C2H6)×100%]如图所示。下列说法正确的是( )
A.p1>p2
B.压强为p1,温度为210 ℃时,反应达平衡时,n生成(CO)=n生成(C2H4)
C.C2H4的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的CO抑制了反应Ⅰ的进行
D.研发低温下C2H6转化率高和C2H4选择性高的催化剂,可以提高平衡时C2H4产率
二、非选择题:本题共2小题。
9.控制CO2的排放有助于实现我国“碳达峰”“碳中和”的战略目标。
(1)高炉炼铁会排放大量的CO2和烟尘,必须进行严格的控制。
已知:①3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=a kJ·ml-1
②3C(石墨,s)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+489.0 kJ·ml-1
③C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·ml-1
则a= ;若在恒温恒容密闭容器中发生反应①,当达到平衡后,充入CO2,则达到新平衡后CO的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),其转化率 。
(2)炼铁时需要用石灰石除去铁矿石中的脉石,该过程中涉及反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0。若在恒温恒容的密闭容器中进行上述反应达到平衡状态,在t1时刻向平衡体系中充入1 ml CO2,t2时刻反应重新达到平衡,画出t1时刻后的正、逆反应速率随时间变化的图像。
10.CH4-CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义,其反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。回答下列问题:
(1)已知相关物质的燃烧热(25 ℃、101 kPa):
则CH4-CO2催化重整反应的ΔH= kJ·ml-1。
(2)将原料按初始组成n(CH4)∶n(CO2)=1∶1充入密闭容器中,保持体系压强为100 kPa发生反应,达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。
①T1 ℃、100 kPa下,n(平衡时气体)∶n(初始气体)= ;该温度下,此反应的平衡常数Kp= (以分压表示,列出计算式)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数, 点对应的平衡常数最小,理由是 ; 点对应的总压强最大,理由是 。
(3)900 ℃下,将CH4和CO2的混合气体(投料比1∶1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器,测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。(注:目数越大,表示炭催化剂颗粒越小)
由图可知,75 min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为 ,原因是 。
参考答案
课时规范练24 化学平衡及其移动
1.B 解析 该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化,所以SO2和O2不可能全部转化为SO3,A项错误;当SO2、O2、SO3的浓度不再变化时,说明该反应已达化学平衡状态,B项正确;反应达化学平衡状态时,正、逆反应速率相等但不等于零,C项错误;未知起始加入量,SO2、O2、SO3的物质的量之比不一定为2∶1∶2,D项错误。
2.B 解析 该反应的ΔH>0,ΔS>0,按ΔH-T·ΔS<0,该反应在较高温度下是自发反应,A项不正确;其他条件不变,平衡后再通入2 ml CO(g)和2 ml H2(g),相当于加压,平衡逆向移动,B项正确;其他条件不变,平衡后再通入一定量的“惰性气体”,反应相关气体浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,C项不正确;其他条件不变,起始充入的CH3COOH(g)越多,相当于加压,平衡逆向移动,CH3COOH(g)的平衡转化率越小,D项不正确。
3.B 解析 恒容绝热,反应前后气体的物质的量不变,温度升高,则压强增大,当压强不变(即温度不变)时,该反应处于平衡状态,故A项正确;n(B)消耗与n(C)生成均为向正反应方向进行,所以不能用于判断该反应处于平衡状态,故B项错误;根据勒夏特列原理可知,若开始时在该容器中投入1 ml A和2 ml B,增大B的浓度平衡虽然正向移动,但该容器为恒容绝热容器,且该反应为放热反应,所以新平衡时B的转化率小于旧平衡时的转化率30%,故C项正确;若将容器的容积压缩到原来的一半,则反应物和生成物浓度均增加,所以正、逆反应速率均增大,故D项正确。
4.B 解析 根据质量守恒,气体总质量不变,容器容积不变,气体密度一直保持不变,因此气体密度不再变化不能判断反应达到平衡,A错误;由“三段式”
2H2(g) + 2NO(g)N2(g) + 2H2O(g) 总压强
起始/kPa2.5p02.5p0005p0
变化/kPa2p02p0p02p0
平衡/kPa0.5p00.5p0p02p04p0
根据阿伏加德罗定律可知,体系中气体总物质的量:n初始∶n平衡=5∶4,B正确;升高温度,正、逆反应速率都增大,C错误;该反应为放热反应,正反应活化能小于逆反应活化能,D错误。
5.C 解析 设转化的的物质的量为x ml,可列出三段式:
(g) + 2H2(g) (g)
初始/ml120
转化/mlx2xx
平衡/ml1-x2-2xx
相同外界条件下,压强之比等于物质的量之比,33-2x=12.68.4,x=0.5。正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,环戊二烯的平衡转化率降低,A错误;根据以上分析,0~20 min内,H2的平均反应速率为1ml2 L×20min=0.025 ml·L-1·min-1,B错误;根据以上分析,达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的物质的量都是0.5 ml,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同,C正确;该温度下平衡常数Kp=0.52××8.4×(12×8.4)2=14.22,D错误。
6.C 解析 根据表格可知,相同条件下,T2时CH4的反应速率大于T1时的,所以T2高于T1,到达平衡的时间更短,但是到达平衡时T2对应的CH4含量更高,说明高温不利于CH4的转化,即CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)为放热反应,ΔH<0。该反应为气体分子总数增大的反应,则ΔS>0,又因为ΔH<0,根据ΔH-TΔS<0反应才能自发可知,该反应在任何温度下均能自发进行,A错误;ρ=mV,该反应过程中气体总质量和气体总体积均不变,所以气体的密度无论是否到达平衡均不变,B错误;T1温度下,根据表格可知,40 min后CH4含量不变,说明处于平衡状态,根据分析可知T2温度下反应会更快的到达平衡,即T2温度下,40 min时实验一定处于平衡状态,则对应的数据可以算出此时的平衡常数K,C正确;该反应是放热反应,温度越高越不利于反应正向进行,从而导致NO2转化率越低,D错误。
7.B 解析 根据图2可知,不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有S2、COS等多种物质,A正确;根据图2可知,1 200~1 400 K,随温度升高,SO2含量升高,脱硫效果不好,B错误;由图示可知,NOx比SO2更易被CO还原,C正确;由图示可知,500~1 000 K时COS含量降低,S2、CO含量升高,体系中可能发生反应:2COSS2+2CO;温度大于1 000 K时CO2、S2含量降低,CO、SO2含量升高,体系中可能发生反应:4CO2+S24CO+2SO2,D正确。
8.C 解析 相同温度下,增大压强,反应Ⅰ、Ⅱ均逆向移动,乙烷转化率降低,所以p19.答案 (1)-28.5 不变 减小
(2)
解析 (1)根据盖斯定律,可知①式为②式-3×③式,整理可得:a kJ·ml-1=489.0 kJ·ml-1-3×172.5 kJ·ml-1=-28.5 kJ·ml-1;对于反应①,在恒温恒容密闭容器中,平衡后充入CO2,化学平衡逆向移动,CO的转化率减小;由于化学平衡常数K=c3(CO2)c3(CO),K只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,该反应前后气体体积相等,故平衡后体系中各组分的体积分数保持不变。
(2)对于反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),在恒温恒容下反应达到平衡状态,在t1时刻向平衡体系中充入1 ml CO2,化学平衡逆向移动,但反应物为固体,正反应速率不变,因此逆反应速率突然增大后又随着CO2浓度的降低而减小直至不变。用图像表示为
。
10.答案 (1)+247.3
(2)①5∶4 202×20230×30 ②A 该反应为吸热反应,温度越低,平衡常数越小 C 该反应为气体分子数增大的反应,增大压强,CO2的体积分数增大,A、B、C三点中只有C点CO2的体积分数大于相同温度下、100 kPa平衡时的CO2的体积分数,则C点压强最大
(3)目数越大,CH4转化率越大 目数越大,催化剂的颗粒越小,表面积越大,原料气与催化剂的接触更加充分
解析 (1)根据各物质的燃烧热可得:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1;
②CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·ml-1;
③H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1;
根据盖斯定律①-2×(②+③)可得CH4-CO2催化重整反应的ΔH=-890.3 kJ·ml-1-2×(-283.0 kJ·ml-1-285.8 kJ·ml-1)=+247.3 kJ·ml-1。
(2)①初始组成n(CH4)∶n(CO2)=1∶1,设n(CH4)=n(CO2)=1 ml,T1 ℃、100 kPa下,平衡时Δn(CH4)=x ml,列三段式有
CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g)
起始/ml1100
转化/mlxx2x2x
平衡/ml1-x1-x2x2x
据图可知,T1 ℃下平衡时CO2的体积分数为30%,所以有1-x1-x+1-x+2x+2x=30%,解得x=0.25,所以平衡时气体总物质的量为2.5 ml,n(平衡时气体)∶n(初始气体)=2.5 ml∶2 ml=5∶4;平衡时p(CH4)=p(CO2)=100 kPa× kPa,p(CO)=p(H2)=100 kPa× kPa,所以Kp=202×20230×30。
②该反应的焓变大于0,为吸热反应,温度越低,平衡常数越小,所以A点对应的平衡常数最小;该反应为气体体积增大的反应,相同温度下,增大压强平衡逆向移动,CO2的体积分数增大,A、B两点CO2的体积分数均小于相同温度下、压强为100 kPa平衡时CO2的体积分数,说明总压强小于100 kPa,而C点大于100 kPa平衡时CO2的体积分数,说明C点总压强大于100 kPa,所以C点压强最大。
(3)据题图可知,75 min后催化剂目数越大,CH4转化率越大,因为催化剂目数越大,颗粒越小,表面积越大,原料气与催化剂的接触更加充分,反应更完全。
组别
温度/K
时间/min
0
10
20
40
50
①
T1
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
0.50
0.30
0.18
M
0.15
物质
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
燃烧热ΔH(kJ·ml-1)
-890.3
-283.0
-285.8
1.一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当SO2、O2、SO3的浓度不再变化时,下列说法正确的是( )
A.SO2和O2全部转化为SO3
B.该反应已达到化学平衡
C.正、逆反应速率相等且等于零
D.SO2、O2、SO3的物质的量之比一定为2∶1∶2
2.乙酸作为化工原料可以制备氢气,其热裂解反应为CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1>0,在恒容密闭容器中充入1 ml乙酸蒸气,在一定条件下仅发生上述反应。下列推断正确的是( )
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.其他条件不变,平衡后再通入2 ml CO(g)和2 ml H2(g),平衡逆向移动
C.其他条件不变,平衡后再通入一定量的惰性气体,平衡逆向移动
D.其他条件不变,起始充入的CH3COOH(g)越多,CH3COOH(g)的平衡转化率越大
3.在容积为2 L的恒容绝热密闭容器中投入1 ml A和1 ml B,发生反应A(s)+B(g)C(g) ΔH<0,2 min后达到平衡,此时容器内有0.3 ml C。下列说法不正确的是( )
A.若容器内混合气体压强不变,则反应达到平衡状态
B.单位时间内n(B)消耗=n(C)生成时,则反应达到平衡状态
C.若开始时在该容器中投入1 ml A和2 ml B,则平衡时B的转化率小于30%
D.若将容器的容积压缩到原来的一半,正、逆反应速率都增大
4.(2023辽宁抚顺一中期末)一定温度下,在刚性容器中加入等物质的量的H2(g)与NO(g)发生反应:2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH<0,测得H2(g)与H2O(g)的分压随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.当气体密度不再变化时,反应达到平衡
B.体系中气体总物质的量:n初始∶n平衡=5∶4
C.升高温度,反应速率:v(正)降低,v(逆)增加
D.该反应的活化能:E正>E逆
5.一定条件下,在容积为2 L的刚性容器中充入1 ml (g)和2 ml H2,发生反应:
(g)+2H2(g)(g) ΔH<0,反应过程中测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.升高温度可增大反应速率,提高环戊二烯的平衡转化率
B.0~20 min内,H2的平均反应速率为0.05 ml·L-1·min-1
C.达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同
D.该温度下平衡常数Kp=4.0
6.利用CH4消除NO2污染,反应原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在10 L密闭容器中,分别加入0.50 ml CH4和1.20 ml NO2,测得不同温度下,n(CH4)(单位:ml)随时间变化的有关实验数据如表所示,下列说法正确的是( )
A.该反应在高温下才能自发进行
B.T2温度下,若容器内的密度不变则该反应处于平衡状态
C.可以利用40 min时的数据,计算T2温度下的平衡常数K
D.高温下CH4消除NO2速率较快,所以温度越高越有利于消除NO2
7.工业生产排放的烟气中同时存在SO2、NOx和CO,利用它们的相互作用可将SO2、NOx还原成无害物质,一定条件下得到以下实验结果。图1为298 K各气体分压与CO的物质的量分数的关系,图2为CO的物质的量分数为2.0%时,各气体分压与温度的关系。
下列说法错误的是( )
A.不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有多种
B.温度越高脱硫、脱硝的效果越好
C.NOx比SO2更易被CO还原
D.体系中可能发生反应:2COSS2+2CO、4CO2+S24CO+2SO2
8.(2023江苏无锡期末)在催化剂作用下,CO2氧化C2H6可获得C2H4。其主要化学反应为
反应Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH1=+177 kJ·ml-1
反应Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH2=+430 kJ·ml-1
压强分别为p1、p2时,将2 ml C2H6和3 ml CO2的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性[C2H4的选择性=n生成(C2H4)n总转化(C2H6)×100%]如图所示。下列说法正确的是( )
A.p1>p2
B.压强为p1,温度为210 ℃时,反应达平衡时,n生成(CO)=n生成(C2H4)
C.C2H4的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的CO抑制了反应Ⅰ的进行
D.研发低温下C2H6转化率高和C2H4选择性高的催化剂,可以提高平衡时C2H4产率
二、非选择题:本题共2小题。
9.控制CO2的排放有助于实现我国“碳达峰”“碳中和”的战略目标。
(1)高炉炼铁会排放大量的CO2和烟尘,必须进行严格的控制。
已知:①3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=a kJ·ml-1
②3C(石墨,s)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+489.0 kJ·ml-1
③C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·ml-1
则a= ;若在恒温恒容密闭容器中发生反应①,当达到平衡后,充入CO2,则达到新平衡后CO的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),其转化率 。
(2)炼铁时需要用石灰石除去铁矿石中的脉石,该过程中涉及反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0。若在恒温恒容的密闭容器中进行上述反应达到平衡状态,在t1时刻向平衡体系中充入1 ml CO2,t2时刻反应重新达到平衡,画出t1时刻后的正、逆反应速率随时间变化的图像。
10.CH4-CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义,其反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。回答下列问题:
(1)已知相关物质的燃烧热(25 ℃、101 kPa):
则CH4-CO2催化重整反应的ΔH= kJ·ml-1。
(2)将原料按初始组成n(CH4)∶n(CO2)=1∶1充入密闭容器中,保持体系压强为100 kPa发生反应,达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。
①T1 ℃、100 kPa下,n(平衡时气体)∶n(初始气体)= ;该温度下,此反应的平衡常数Kp= (以分压表示,列出计算式)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数, 点对应的平衡常数最小,理由是 ; 点对应的总压强最大,理由是 。
(3)900 ℃下,将CH4和CO2的混合气体(投料比1∶1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器,测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。(注:目数越大,表示炭催化剂颗粒越小)
由图可知,75 min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为 ,原因是 。
参考答案
课时规范练24 化学平衡及其移动
1.B 解析 该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化,所以SO2和O2不可能全部转化为SO3,A项错误;当SO2、O2、SO3的浓度不再变化时,说明该反应已达化学平衡状态,B项正确;反应达化学平衡状态时,正、逆反应速率相等但不等于零,C项错误;未知起始加入量,SO2、O2、SO3的物质的量之比不一定为2∶1∶2,D项错误。
2.B 解析 该反应的ΔH>0,ΔS>0,按ΔH-T·ΔS<0,该反应在较高温度下是自发反应,A项不正确;其他条件不变,平衡后再通入2 ml CO(g)和2 ml H2(g),相当于加压,平衡逆向移动,B项正确;其他条件不变,平衡后再通入一定量的“惰性气体”,反应相关气体浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,C项不正确;其他条件不变,起始充入的CH3COOH(g)越多,相当于加压,平衡逆向移动,CH3COOH(g)的平衡转化率越小,D项不正确。
3.B 解析 恒容绝热,反应前后气体的物质的量不变,温度升高,则压强增大,当压强不变(即温度不变)时,该反应处于平衡状态,故A项正确;n(B)消耗与n(C)生成均为向正反应方向进行,所以不能用于判断该反应处于平衡状态,故B项错误;根据勒夏特列原理可知,若开始时在该容器中投入1 ml A和2 ml B,增大B的浓度平衡虽然正向移动,但该容器为恒容绝热容器,且该反应为放热反应,所以新平衡时B的转化率小于旧平衡时的转化率30%,故C项正确;若将容器的容积压缩到原来的一半,则反应物和生成物浓度均增加,所以正、逆反应速率均增大,故D项正确。
4.B 解析 根据质量守恒,气体总质量不变,容器容积不变,气体密度一直保持不变,因此气体密度不再变化不能判断反应达到平衡,A错误;由“三段式”
2H2(g) + 2NO(g)N2(g) + 2H2O(g) 总压强
起始/kPa2.5p02.5p0005p0
变化/kPa2p02p0p02p0
平衡/kPa0.5p00.5p0p02p04p0
根据阿伏加德罗定律可知,体系中气体总物质的量:n初始∶n平衡=5∶4,B正确;升高温度,正、逆反应速率都增大,C错误;该反应为放热反应,正反应活化能小于逆反应活化能,D错误。
5.C 解析 设转化的的物质的量为x ml,可列出三段式:
(g) + 2H2(g) (g)
初始/ml120
转化/mlx2xx
平衡/ml1-x2-2xx
相同外界条件下,压强之比等于物质的量之比,33-2x=12.68.4,x=0.5。正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,环戊二烯的平衡转化率降低,A错误;根据以上分析,0~20 min内,H2的平均反应速率为1ml2 L×20min=0.025 ml·L-1·min-1,B错误;根据以上分析,达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的物质的量都是0.5 ml,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同,C正确;该温度下平衡常数Kp=0.52××8.4×(12×8.4)2=14.22,D错误。
6.C 解析 根据表格可知,相同条件下,T2时CH4的反应速率大于T1时的,所以T2高于T1,到达平衡的时间更短,但是到达平衡时T2对应的CH4含量更高,说明高温不利于CH4的转化,即CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)为放热反应,ΔH<0。该反应为气体分子总数增大的反应,则ΔS>0,又因为ΔH<0,根据ΔH-TΔS<0反应才能自发可知,该反应在任何温度下均能自发进行,A错误;ρ=mV,该反应过程中气体总质量和气体总体积均不变,所以气体的密度无论是否到达平衡均不变,B错误;T1温度下,根据表格可知,40 min后CH4含量不变,说明处于平衡状态,根据分析可知T2温度下反应会更快的到达平衡,即T2温度下,40 min时实验一定处于平衡状态,则对应的数据可以算出此时的平衡常数K,C正确;该反应是放热反应,温度越高越不利于反应正向进行,从而导致NO2转化率越低,D错误。
7.B 解析 根据图2可知,不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有S2、COS等多种物质,A正确;根据图2可知,1 200~1 400 K,随温度升高,SO2含量升高,脱硫效果不好,B错误;由图示可知,NOx比SO2更易被CO还原,C正确;由图示可知,500~1 000 K时COS含量降低,S2、CO含量升高,体系中可能发生反应:2COSS2+2CO;温度大于1 000 K时CO2、S2含量降低,CO、SO2含量升高,体系中可能发生反应:4CO2+S24CO+2SO2,D正确。
8.C 解析 相同温度下,增大压强,反应Ⅰ、Ⅱ均逆向移动,乙烷转化率降低,所以p1
(2)
解析 (1)根据盖斯定律,可知①式为②式-3×③式,整理可得:a kJ·ml-1=489.0 kJ·ml-1-3×172.5 kJ·ml-1=-28.5 kJ·ml-1;对于反应①,在恒温恒容密闭容器中,平衡后充入CO2,化学平衡逆向移动,CO的转化率减小;由于化学平衡常数K=c3(CO2)c3(CO),K只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,该反应前后气体体积相等,故平衡后体系中各组分的体积分数保持不变。
(2)对于反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),在恒温恒容下反应达到平衡状态,在t1时刻向平衡体系中充入1 ml CO2,化学平衡逆向移动,但反应物为固体,正反应速率不变,因此逆反应速率突然增大后又随着CO2浓度的降低而减小直至不变。用图像表示为
。
10.答案 (1)+247.3
(2)①5∶4 202×20230×30 ②A 该反应为吸热反应,温度越低,平衡常数越小 C 该反应为气体分子数增大的反应,增大压强,CO2的体积分数增大,A、B、C三点中只有C点CO2的体积分数大于相同温度下、100 kPa平衡时的CO2的体积分数,则C点压强最大
(3)目数越大,CH4转化率越大 目数越大,催化剂的颗粒越小,表面积越大,原料气与催化剂的接触更加充分
解析 (1)根据各物质的燃烧热可得:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1;
②CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·ml-1;
③H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1;
根据盖斯定律①-2×(②+③)可得CH4-CO2催化重整反应的ΔH=-890.3 kJ·ml-1-2×(-283.0 kJ·ml-1-285.8 kJ·ml-1)=+247.3 kJ·ml-1。
(2)①初始组成n(CH4)∶n(CO2)=1∶1,设n(CH4)=n(CO2)=1 ml,T1 ℃、100 kPa下,平衡时Δn(CH4)=x ml,列三段式有
CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g)
起始/ml1100
转化/mlxx2x2x
平衡/ml1-x1-x2x2x
据图可知,T1 ℃下平衡时CO2的体积分数为30%,所以有1-x1-x+1-x+2x+2x=30%,解得x=0.25,所以平衡时气体总物质的量为2.5 ml,n(平衡时气体)∶n(初始气体)=2.5 ml∶2 ml=5∶4;平衡时p(CH4)=p(CO2)=100 kPa× kPa,p(CO)=p(H2)=100 kPa× kPa,所以Kp=202×20230×30。
②该反应的焓变大于0,为吸热反应,温度越低,平衡常数越小,所以A点对应的平衡常数最小;该反应为气体体积增大的反应,相同温度下,增大压强平衡逆向移动,CO2的体积分数增大,A、B两点CO2的体积分数均小于相同温度下、压强为100 kPa平衡时CO2的体积分数,说明总压强小于100 kPa,而C点大于100 kPa平衡时CO2的体积分数,说明C点总压强大于100 kPa,所以C点压强最大。
(3)据题图可知,75 min后催化剂目数越大,CH4转化率越大,因为催化剂目数越大,颗粒越小,表面积越大,原料气与催化剂的接触更加充分,反应更完全。
组别
温度/K
时间/min
0
10
20
40
50
①
T1
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
0.50
0.30
0.18
M
0.15
物质
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
燃烧热ΔH(kJ·ml-1)
-890.3
-283.0
-285.8
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