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【化学】福建省建瓯市芝华中学2019-2020学年高二上学期期中考试(1-2班)试题(解析版)
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福建省建瓯市芝华中学2019-2020学年高二上学期期中考试(1-2班)试题
一、选择题(每小题3分,共48分;每小题只有一个选项符合题意)
1.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中和代表不同元素的原子,关于此反应说法错误的是( )
A. 一定属于吸热反应 B. 一定属于可逆反应
C. 一定属于氧化还原反应 D. 一定属于分解反应
【答案】A
【解析】
【分析】根据图示可知该反应的反应物是一种、生成物是两种。
【详解】A.该反应属于分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有的分解反应如2H2O2=2H2O+O2↑是放热反应,A错误;
B.根据图示可知有一部分反应物未参加反应,该反应是可逆反应,B正确;
C.据图可知,该反应有单质生成,所以反应中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C正确;
D.反应物是一种,生成物是两种,因此属于分解反应,D正确;
答案选A。
2.以下对影响反应方向因素的判断不正确的是( )
A. 有时焓变对反应的方向起决定性作用
B. 有时熵变对反应的方向起决定性作用
C. 焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素
D. 任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用
【答案】D
【解析】
【详解】A项,△H <0,△S<0,低温下反应自发进行,则说明此时焓变对反应的方向起决定作用,选项A正确;
B项,△H >0,△S>0,高温下反应自发进行,则说明此时熵变对反应的方向起决定作用,选项B正确;
C项,依据△H-T△S<0的反应能自发进行,说明焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素,选项C正确;
D项,如果反应的焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定作用,选项D不正确;
答案选D。
3.对于可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A. 增大压强 B. 升高温度 C. 使用催化剂 D. 多充入O2
【答案】B
【解析】
【分析】气体压强和反应物浓度只能影响化学反应速率,催化剂增大反应物中活化分子百分数,自然能增大化学反应速率,但催化剂不能改变化学平衡常数,化学平衡常数只与温度有关,据此分析解答。
【详解】A.增大压强,活化分子百分数不变,化学平衡常数也不变,故A错误;
B.升高温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都增大,且化学平衡常数发生变化,故B正确;
C.使用催化剂,平衡常数不变,故C错误;
D.多充O2,活化分子百分数、平衡常数不变,故D错误。
答案选B。
4.在恒温、体积为2L的密闭容器中进行反应:2A(g)3B(g)+C(g),若反应物在前20s由3mol降为1.8mol,则前20s的平均反应速度为( )
A. υ(B)=0.045mol/(L·s) B. υ(B)=0.03mol/(L·s)
C. υ(C)=0.03mol/(L·s) D. υ(C)=0.06mol/(L·s)
【答案】A
【解析】
【详解】前20s用A表示的平均反应速率υ(A)===0.03mol/(L·s),则前20s的平均反应速率υ(B)=υ(A)=0.045 mol/(L·s),υ(C)=υ(A)=0.015 mol/(L·s),答案选A。
5.已建立化学平衡的可逆反应,当改变条件使化学反应向正反应方向移动时,下列有关叙述中,正确的是( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增加
③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了合适的催化剂
A. ①② B. ②⑤ C. ③⑤ D. ④⑥
【答案】B
【解析】
【详解】当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,则一定存在v(正)>v(逆),
①如果采用减少生成物浓度方法使平衡向正反应方向移动,则该生成物的质量分数减少,①项错误;
②改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,则生成物的产量一定增加,②项正确;
③如增加某反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,另一反应物的转化率增大,而自身的转化率降低,③项错误;
④如增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,达到平衡时,反应物的浓度比改变条件前大,④项错误;
⑤改变条件时只有正反应速率大于逆反应速率时,该反应才向正反应方向移动,所以该反应向正反应方向移动,则正反应速率一定大于逆反应速率,⑤项正确;
⑥催化剂只影响反应速率不影响平衡移动,⑥项错误;
综上所述,B项正确,
答案选B。
6.将等物质量的X、Y气体充入一个密闭容器中,一定条件下发生反应并达到平衡:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。改变条件达到新平衡后,下列正确的是( )
A. 升高温度,X体积分数减小
B. 增大压强(缩小容器体积),Z的浓度不变
C. 保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D. 保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,X的体积分数增大,A错误;
B.如缩小体积,气体的压强增大,由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,增大压强,化学平衡不移动,Z的浓度增大,B错误;
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,各种物质的浓度不变,化学平衡不发生移动,Y的浓度不变,C正确;
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,化学平衡不移动,X的物质的量分数不变,D错误;
故合理选项是C。
7.取1 mol A和a mol B使其发生反应A(g)+aB(g)bC(g),当反应达到平衡时,A的转化率为50%,在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的倍,则a、b可能是( )
A. a=1,b=4 B. a=3,b=3
C. a=2,b=3 D. a=3,b=2
【答案】D
【解析】
【分析】依据三段式结合密度和气体体积成反比,即和气体物质的量成反比,讨论分析判断得到ab的取值。
【详解】1mol A气体跟a mol B气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+a B(g)⇌b C(g)。反应达到平衡后,测得X的转化率为50%,而且,在同温同压下,混合气体的密度是原来的倍,混合气体的密度和气体体积成反比,即密度和气体物质的量成反比。
A(g)+a B(g)⇌b C(g)
起始量(mol) 1 a 0
变化量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
平衡量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的倍,即反应后气体物质的量是反应前气体物质的量,则(0.5+0.5a+0.5b)∶(1+a)=3∶4,解得2b=a+1,选项中只有a=3,b=2符合计算关系,故选D。
8.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1。当反应达到平衡时可能存在的数据是( )
A. SO3为0.25mol·L-1 B. SO2为0.4mol·L-1,O2为0.2mol·L-1
C. SO2、SO3均0.15mol·L-1 D. SO3为0.4mol·L-1
【答案】A
【解析】
【分析】化学平衡研究的对象为可逆反应.化学平衡的建立,既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,或者从正逆反应开始,不论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,利用极限法假设完全反应,计算出相应物质的浓度变化量,实际变化量小于极限值。
【详解】A、SO2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2的浓度浓度变化为0.2mol·L-1,该题中实际变化为0.05mol·L-1,小于0.2mol·L-1,故A正确;
B、SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2和O2的浓度浓度变化分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1,因可逆反应,实际变化应小于该值,所以SO2小于 0.4mol·L-1,O2小于0.2mol·L-1,故B错误;
C、反应物、生成物的浓度不可能同时减小,一个减小,另一个一定增大,故C错误;
D.SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度的浓度变化为0.2mol·L-1,实际变化小于该值,故D错误;
故选A
9. 符合图1、图2的反应是( )
A. X(g)+3Y(g)2Z(g);ΔH>0
B. X(g)+3Y(g)2Z(g);ΔH<0
C. X(g)+2Y(g)3Z(g);ΔH<0
D. 5X(g)+3Y(g)4Z(g);ΔH<0
【答案】B
【解析】试题分析:根据图1可知X、Y、Z的物质的量变化关系是1:3:1,当一段时间后各种物质都存在,浓度不再发生变化,所以该反应是可逆反应,方程式是X(g)+3Y(g)2Z(g);根据图2可知:温度T2>T1,升高温度,Z的平衡含量降低,说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,所以选项B正确。
10.下列对化学反应预测正确的是( )
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)= X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
4M(s)+N(g)+2W(l)= 4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
C
4X(g)+5Y(g)= 4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
W(s)+G(g)= 2Q(g)
ΔH<0
任何温度都自发进行
【答案】D
【解析】
【详解】A.M(s)═X(g)+Y(s),反应中气体的化学计量数增大,为熵增大的反应,△S>0,△H>0,根据△H-T△S<0,在高温条件下能自发进行,故A错误;
B.4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应,△S<0,当△H>0时,△H-T△S>0,一定不能自发进行,故B错误;
C.4X(g)+5Y(g)═4W(g)+6G(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,所以当△H<0,一定满足△H-T△S<0,反应一定能够自发进行,当△H>0时,当高温时,△H-T△S<0,成立,可以自发进行,故C错误;
D.W(s)+G(g)═2Q(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,△H<0,则一定满足△H-T△S<0,反应能够自发进行,故D正确;
故选D。
11.在相同条件下(T=500K),有相同体积的甲、乙两密闭容器。甲容器中充入1 g SO2和1 g O2;乙容器中充入2 g SO2和2 g O2。下列叙述错误的是( )
A. 化学反应速率:乙>甲
B. 平衡后SO3的浓度:乙>甲
C. SO2的转化率:乙>甲
D. 平衡后SO2的体积分数:乙>甲
【答案】D
【解析】
【分析】乙容器中充入的SO2和O2的量是甲容器的2倍,相当于在乙平衡后增大压强,可以按增大压强处理。
【详解】A.增大压强,速率增大,所以化学反应速率:乙>甲,故A不选;
B.增大压强,平衡向右移动,而且体积减小,所以平衡SO3的浓度:乙>甲,故B不选;
C.增大压强,平衡向右移动,SO2的转化率增大,故C不选;
D. 增大压强,平衡向右移动,平衡后SO2的体积分数:乙<甲,故D选。
故选D。
12.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 合成氨控制在500℃左右的温度
B. 合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C. 实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D. 氨水中加酸,NH4+的浓度增大
【答案】A
【解析】
【分析】如果改变影响平衡的条件,则平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理。
【详解】A.合成氨反应为放热反应,采用500℃的温度,不利于平衡向正方向移动,主要是考虑催化剂的活性和反应速率,不能用勒夏特列原理解释,故A正确;
B. 合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气,分离出生成物,促进平衡正向移动,故B错误;
C. 氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸是化学平衡,饱和食盐水中氯离子浓度大,平衡逆向进行,能用勒夏特列原理解释,故C错误;
D.一水合氨电离产生氢氧根离子和铵根离子,氨水中加酸,与氢氧根离子反应,促进平衡正向移动,NH4+的浓度增大,故D错误;
答案选A。
13.如图是温度和压强对反应X+Y2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A. 上述可逆反应的正反应为放热反应 B. X、Y、Z均为气态
C. X和Y中最多只有一种为气态,Z为气态 D. 上述反应的逆反应的ΔH>0
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,随着温度的升高,Z的体积分数增加,故正反应为吸热反应,逆反应为放热反应,且在相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,则若Z为气态,X、Y中只有一个气态物质。根据此分析进行解答。
【详解】A.由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,该反应为吸热反应,故A选项错误;
B.相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,说明增加压强平衡左移,X、Y中至少有一种不是气体,故B选项错误;
C.相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,说明增加压强平衡左移,则若Z为气态,X、Y中最多只有一种气态物质,故选C选项正确;
D.由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,正反应为吸热反应,逆反应为放热反应,逆反应的ΔH小于0,故D选项错误。
故答案选C。
14.体NH4Br置于密闭容器中,在某温度下,发生反应:NH4Br(s)NH3(g)+HBr(g),2HBr(g)Br2(g)+H2(g),2 min后,测知H2的浓度为0.5 mol·L-1,HBr的浓度为4 mol·L-1,若上述反应速率用v(NH3)表示,则下列速率正确的是( )
A. 0.5 mol·L-1·min-1 B. 2.5 mol·L-1·min-1
C. 2 mol·L-1·min-1 D. 1.25 mol·L-1·min-1
【答案】B
【解析】
【详解】根据反应可知,溴化铵分解生成的氨气浓度与溴化氢浓度相等,溴化铵分解生成的溴化氢的浓度为:c(HBr)+2c(H2)=4mol/L+2×0.5mol/L=5mol/L,
所以2min后溴化铵分解生成的氨气的浓度为:c(NH3)=c总(HBr)=5mol/L,
氨气的平均反应速率为:=2.5 mol/(L•min),故选B。
答案:B
15.现有下列四个图像:
下列反应中全部符合上述图像的反应是( )
A. N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH1<0
B. 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH2>0
C. 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH3<0
D H2(g)+ CO(g) C(s)+H2O(g) ΔH4>0
【答案】B
【解析】
【详解】由第一个和第二个图象可知,升高温度生成物的含量增大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,可排除A、C选项,由第一个和第四个图象可知压强增大,平衡向逆反应方向移动,则反应物的气体的计量数之和小于生成物气体的化学计量数之和,可排除D选项,故选B。
16.在一定条件下密闭容器中的反应:2A(g)+B(g)2C(g) △H<0达到平衡后,改变一个条件x,下列量y的变化一定符合图中曲线的是( )
x
y
A
再加入A
B的转化率
B
再加入C
A的体积分数
C
增大体积
A的转化率
D
升高温度
混合气体的平均摩尔质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.加入A,A的浓度增大,平衡正向移动,促进B的转化,则随A的加入,B的转化率增大,与图象一致,故A正确;
B.体积不变时,再加入C,相当于增大压强,平衡正向移动,A的体积分数会减小,与图象变化不一致,故B错误;
C.该反应为气体体积减小的反应,则增大体积后压强减小,平衡向着逆向移动,则A的转化率减小,与图象变化不一致,故C错误;
D.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,由M=可知,混合气体平均摩尔质量减小,与图象变化不一致,故D错误;
故选A。
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
17.在密闭容器中,使2 mol A和4 mol B混合发生下列反应:
A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0。
(1)当反应达到平衡时,A和B的浓度比是_______;A和B的转化率比是_______。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量_________,密度_________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度______(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
【答案】(1). 1∶2 (2). 1∶1 (3). 变小 (4). 不变 (5). 逆向 (6). 向左移动 (7). 小于
【解析】
【分析】(1)对于A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时注入2mol A和4mol B,发生反应时消耗A和B始终按照1∶2进行,据此分析判断;
(2)根据升高平衡体系的温度时,平衡向逆反应方向移动,根据混合气体的平均相对分子质量=,密度ρ=判断;
(3)恒压容器中加入惰气,为保持压强不变,容器体积增大,相当于减小压强,据此分析判断;
(4)根据勒夏特列原理解答,若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡向体系温度降低的方向移动,据此分析解答。
【详解】(1)对于A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时注入2mol A和4mol B,发生反应时消耗A和B始终按照1∶2进行,所以当反应达到平衡时,剩余A和B的物质的量之比为1∶2,浓度之比也为1∶2;又转化率=,所以A和B的转化率之比为1∶1,故答案为:1∶2;1∶1;
(2)因为该反应为放热反应,则升高平衡体系的温度时,平衡向逆反应方向移动,气体的物质的量变大,质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量=减小,又容器体积不变,所以密度ρ=不变,故答案为:变小;不变;
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,体积增大,相当于体系的压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,该反应是气体体积减小的反应,所以平衡逆向移动,故答案为:逆向;
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热的方向移动,即平衡向左移动,使体系温度降低,达到新平衡后,容器内温度小于原来的2倍,故答案为:向左移动;小于。
18.一定条件下,在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=__;根据图,升高温度,K值将__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)500℃时,从反应开始到化学平衡状态,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是__(用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是__(填字母,下同)。
a.υ生成(CH3OH)=υ消耗(CO) b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变 d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是____。
ac(H2)减小 b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加 d.重新平衡时减小
【答案】(1). (2). 减小 (3). mol·L-1·min-1 (4). cd (5). cd
【解析】
【分析】由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断出正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,因此可先求出υ(CH3OH),再推算出υ(H2)。根据化学平衡的标志和压强对化学平衡的影响进行解答。
【详解】(1)由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断,500℃时CH3OH的物质的量比300 ℃时CH3OH的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
故答案为 减小
(2)根据图像υ(CH3OH)= mol·L-1·min-1,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,则υ(H2) =mol·L-1·min-1 。故答案为mol·L-1·min-1
(3)a项,均为正反应方向的反应速率,故不能说明反应达到平衡状态;b项,由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度一直不变,密度不再变化不能说明反应达到平衡状态;c项,由于气体的总质量为定值,建立平衡过程中混合气的物质的量变化,混合气的平均相对分子质量变化,混合气的平均相对分子质量不再变化能说明反应达到平衡状态;d项,CO、H2、CH3OH的浓度不再变化是平衡状态的特征标志。
故答案为cd;
(4)体积压缩,即增大压强,平衡右移;a项,由于体积减小,各物质的物质的量浓度均增加,c(H2)增大;b项,正、逆反应速率均加快;c项,增大压强,平衡右移,CH3OH物质的量增大;d项,增大压强,平衡右移,H2物质的量减小,CH3OH物质的量增大,由于=,故减小。故答案为cd。
19.一定温度下,在容积固定的V L密闭容器中加入n mol A.2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)一段时间后上述反应达到平衡。则下列说法中正确的是________(填字母)。
A.物质A.B的转化率之比为1∶2
B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n-nx)
C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态
D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动
(2)K和x的关系满足K=________。在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,平衡______(填字母)。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动
(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。
①由图可知,反应在t1.t3.t7时都达到了平衡,而t2.t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:t2时_______________________;t8时_________________________。
②t2时平衡向___________________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线__________。
【答案】(1). BC (2). x 2V/n(1-x) 3 (3). C (4). 增大生成物C浓度或升高温度 (5). 使用催化剂 (6). 逆反应 (7).
【解析】
【分析】(1)平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,据此判断;
(2)依据化学平衡是哪段是列式计算平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到平衡常数,保证A浓度不变的情况下,增大容器的体积,BC浓度减小比例相同此时浓度商和平衡常数相同,平衡不动;
(3)①该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动,t8时正逆反应速率都增大且平衡不移动;
②t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;
③t4时降压,平衡向逆反应方向移动,据此分析解答.
【详解】(1)平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,
A、反应物A与B加入的反应物的物质的量之比等于其化学计量数之比,所以平衡后A与B的转化率之比等于1:1,故A错误;
B、转化率为x,则平衡后有A、B、C物质的量分别为n-nx、2n-nx、2nxmol,平衡后气体总物质的量为3n-nx,恒容容器中,气体物质的量之比等于其压强之比,故B正确;
C、当2v正(A)=v逆(B)时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;
D、恒容容器中,充入惰性气体(如Ar),平衡不移动,故D错误;
故选BC。
(2)在容积固定的V L密闭容器里加入n mol A、2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)△H<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x
A(g)+2B(g)2C(g)△H<0
起始量(mol) n 2n 0
变化量(mol) nx 2nx 2nx
平衡量(mol) n-nx 2n-2nx 2nx
平衡浓度为,c(A)=(n-bx)/Vmol·L-1,c(B)=(2n-2nx)/Vmol·L-1,c(C)=2nx/Vmol·L-1,平衡常数K=[C] 2/[A]·[B] 2==x 2V/n(1-x) 3,
在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,B、C等比例减小,平衡K=[C] 2/[A]·[B] 2不变,故选C。
(3)由于纵坐标只表示v逆,为了便于求解,在解题时可把v正补上,t2时平衡逆向移动,采用的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时平衡不移动,采用的条件是使用了催化剂.
①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动,改变的条件为增大生成物C浓度或升高温度,t8时平衡不移动,采用的条件是使用了催化剂.
②t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;
③t4时降压,平衡向逆反应方向移动,所以逆反应速率瞬间减小,并且逐渐减小到达新的平衡,故图象为:。
20.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,该反应的平衡常数为__________,若温度升高,K值将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是__________点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为__________。
(3)25 min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度__________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8 mol·L-1,理由是______________________________。
【答案】 (1). 0.9 (2). 增大 (3). bd; (4). 0.04 mol·L-1·min-1 (5). 0.8 mol NO2 (6). 小于 (7). 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1。
【解析】(1)根据图中信息可知10min时达平衡,平衡时c(N2O4)=0.4mol/L,c(NO2)=0.6mol/L,则K==0.9mol/L;该反应为吸热反应,所以温度升高,K值增大;(2)由图可知10-25min平衡状态时,X表示的生成物的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,Y表示的反应物的浓度变化量为(0.6-0.4)mol/L=0.2mol/L,X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍,所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线,Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线,从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为=0.04 mol·L-1·min-1,由图可知,10-25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,即b、d处于化学平衡状态;(3)25min时,c(NO2)瞬间增大,比平衡状态增加了(1-0.6)×2=0.8mol 增大c(NO2),平衡向生成N2O4方向移动;(4)若平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1 。
一、选择题(每小题3分,共48分;每小题只有一个选项符合题意)
1.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中和代表不同元素的原子,关于此反应说法错误的是( )
A. 一定属于吸热反应 B. 一定属于可逆反应
C. 一定属于氧化还原反应 D. 一定属于分解反应
【答案】A
【解析】
【分析】根据图示可知该反应的反应物是一种、生成物是两种。
【详解】A.该反应属于分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有的分解反应如2H2O2=2H2O+O2↑是放热反应,A错误;
B.根据图示可知有一部分反应物未参加反应,该反应是可逆反应,B正确;
C.据图可知,该反应有单质生成,所以反应中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C正确;
D.反应物是一种,生成物是两种,因此属于分解反应,D正确;
答案选A。
2.以下对影响反应方向因素的判断不正确的是( )
A. 有时焓变对反应的方向起决定性作用
B. 有时熵变对反应的方向起决定性作用
C. 焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素
D. 任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用
【答案】D
【解析】
【详解】A项,△H <0,△S<0,低温下反应自发进行,则说明此时焓变对反应的方向起决定作用,选项A正确;
B项,△H >0,△S>0,高温下反应自发进行,则说明此时熵变对反应的方向起决定作用,选项B正确;
C项,依据△H-T△S<0的反应能自发进行,说明焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素,选项C正确;
D项,如果反应的焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定作用,选项D不正确;
答案选D。
3.对于可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A. 增大压强 B. 升高温度 C. 使用催化剂 D. 多充入O2
【答案】B
【解析】
【分析】气体压强和反应物浓度只能影响化学反应速率,催化剂增大反应物中活化分子百分数,自然能增大化学反应速率,但催化剂不能改变化学平衡常数,化学平衡常数只与温度有关,据此分析解答。
【详解】A.增大压强,活化分子百分数不变,化学平衡常数也不变,故A错误;
B.升高温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都增大,且化学平衡常数发生变化,故B正确;
C.使用催化剂,平衡常数不变,故C错误;
D.多充O2,活化分子百分数、平衡常数不变,故D错误。
答案选B。
4.在恒温、体积为2L的密闭容器中进行反应:2A(g)3B(g)+C(g),若反应物在前20s由3mol降为1.8mol,则前20s的平均反应速度为( )
A. υ(B)=0.045mol/(L·s) B. υ(B)=0.03mol/(L·s)
C. υ(C)=0.03mol/(L·s) D. υ(C)=0.06mol/(L·s)
【答案】A
【解析】
【详解】前20s用A表示的平均反应速率υ(A)===0.03mol/(L·s),则前20s的平均反应速率υ(B)=υ(A)=0.045 mol/(L·s),υ(C)=υ(A)=0.015 mol/(L·s),答案选A。
5.已建立化学平衡的可逆反应,当改变条件使化学反应向正反应方向移动时,下列有关叙述中,正确的是( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增加
③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了合适的催化剂
A. ①② B. ②⑤ C. ③⑤ D. ④⑥
【答案】B
【解析】
【详解】当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,则一定存在v(正)>v(逆),
①如果采用减少生成物浓度方法使平衡向正反应方向移动,则该生成物的质量分数减少,①项错误;
②改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,则生成物的产量一定增加,②项正确;
③如增加某反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,另一反应物的转化率增大,而自身的转化率降低,③项错误;
④如增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,达到平衡时,反应物的浓度比改变条件前大,④项错误;
⑤改变条件时只有正反应速率大于逆反应速率时,该反应才向正反应方向移动,所以该反应向正反应方向移动,则正反应速率一定大于逆反应速率,⑤项正确;
⑥催化剂只影响反应速率不影响平衡移动,⑥项错误;
综上所述,B项正确,
答案选B。
6.将等物质量的X、Y气体充入一个密闭容器中,一定条件下发生反应并达到平衡:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。改变条件达到新平衡后,下列正确的是( )
A. 升高温度,X体积分数减小
B. 增大压强(缩小容器体积),Z的浓度不变
C. 保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D. 保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,X的体积分数增大,A错误;
B.如缩小体积,气体的压强增大,由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,增大压强,化学平衡不移动,Z的浓度增大,B错误;
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,各种物质的浓度不变,化学平衡不发生移动,Y的浓度不变,C正确;
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,化学平衡不移动,X的物质的量分数不变,D错误;
故合理选项是C。
7.取1 mol A和a mol B使其发生反应A(g)+aB(g)bC(g),当反应达到平衡时,A的转化率为50%,在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的倍,则a、b可能是( )
A. a=1,b=4 B. a=3,b=3
C. a=2,b=3 D. a=3,b=2
【答案】D
【解析】
【分析】依据三段式结合密度和气体体积成反比,即和气体物质的量成反比,讨论分析判断得到ab的取值。
【详解】1mol A气体跟a mol B气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+a B(g)⇌b C(g)。反应达到平衡后,测得X的转化率为50%,而且,在同温同压下,混合气体的密度是原来的倍,混合气体的密度和气体体积成反比,即密度和气体物质的量成反比。
A(g)+a B(g)⇌b C(g)
起始量(mol) 1 a 0
变化量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
平衡量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的倍,即反应后气体物质的量是反应前气体物质的量,则(0.5+0.5a+0.5b)∶(1+a)=3∶4,解得2b=a+1,选项中只有a=3,b=2符合计算关系,故选D。
8.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1。当反应达到平衡时可能存在的数据是( )
A. SO3为0.25mol·L-1 B. SO2为0.4mol·L-1,O2为0.2mol·L-1
C. SO2、SO3均0.15mol·L-1 D. SO3为0.4mol·L-1
【答案】A
【解析】
【分析】化学平衡研究的对象为可逆反应.化学平衡的建立,既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,或者从正逆反应开始,不论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,利用极限法假设完全反应,计算出相应物质的浓度变化量,实际变化量小于极限值。
【详解】A、SO2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2的浓度浓度变化为0.2mol·L-1,该题中实际变化为0.05mol·L-1,小于0.2mol·L-1,故A正确;
B、SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2和O2的浓度浓度变化分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1,因可逆反应,实际变化应小于该值,所以SO2小于 0.4mol·L-1,O2小于0.2mol·L-1,故B错误;
C、反应物、生成物的浓度不可能同时减小,一个减小,另一个一定增大,故C错误;
D.SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度的浓度变化为0.2mol·L-1,实际变化小于该值,故D错误;
故选A
9. 符合图1、图2的反应是( )
A. X(g)+3Y(g)2Z(g);ΔH>0
B. X(g)+3Y(g)2Z(g);ΔH<0
C. X(g)+2Y(g)3Z(g);ΔH<0
D. 5X(g)+3Y(g)4Z(g);ΔH<0
【答案】B
【解析】试题分析:根据图1可知X、Y、Z的物质的量变化关系是1:3:1,当一段时间后各种物质都存在,浓度不再发生变化,所以该反应是可逆反应,方程式是X(g)+3Y(g)2Z(g);根据图2可知:温度T2>T1,升高温度,Z的平衡含量降低,说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,所以选项B正确。
10.下列对化学反应预测正确的是( )
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)= X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
4M(s)+N(g)+2W(l)= 4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
C
4X(g)+5Y(g)= 4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
W(s)+G(g)= 2Q(g)
ΔH<0
任何温度都自发进行
【答案】D
【解析】
【详解】A.M(s)═X(g)+Y(s),反应中气体的化学计量数增大,为熵增大的反应,△S>0,△H>0,根据△H-T△S<0,在高温条件下能自发进行,故A错误;
B.4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应,△S<0,当△H>0时,△H-T△S>0,一定不能自发进行,故B错误;
C.4X(g)+5Y(g)═4W(g)+6G(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,所以当△H<0,一定满足△H-T△S<0,反应一定能够自发进行,当△H>0时,当高温时,△H-T△S<0,成立,可以自发进行,故C错误;
D.W(s)+G(g)═2Q(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,△H<0,则一定满足△H-T△S<0,反应能够自发进行,故D正确;
故选D。
11.在相同条件下(T=500K),有相同体积的甲、乙两密闭容器。甲容器中充入1 g SO2和1 g O2;乙容器中充入2 g SO2和2 g O2。下列叙述错误的是( )
A. 化学反应速率:乙>甲
B. 平衡后SO3的浓度:乙>甲
C. SO2的转化率:乙>甲
D. 平衡后SO2的体积分数:乙>甲
【答案】D
【解析】
【分析】乙容器中充入的SO2和O2的量是甲容器的2倍,相当于在乙平衡后增大压强,可以按增大压强处理。
【详解】A.增大压强,速率增大,所以化学反应速率:乙>甲,故A不选;
B.增大压强,平衡向右移动,而且体积减小,所以平衡SO3的浓度:乙>甲,故B不选;
C.增大压强,平衡向右移动,SO2的转化率增大,故C不选;
D. 增大压强,平衡向右移动,平衡后SO2的体积分数:乙<甲,故D选。
故选D。
12.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 合成氨控制在500℃左右的温度
B. 合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C. 实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D. 氨水中加酸,NH4+的浓度增大
【答案】A
【解析】
【分析】如果改变影响平衡的条件,则平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理。
【详解】A.合成氨反应为放热反应,采用500℃的温度,不利于平衡向正方向移动,主要是考虑催化剂的活性和反应速率,不能用勒夏特列原理解释,故A正确;
B. 合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气,分离出生成物,促进平衡正向移动,故B错误;
C. 氯气和水反应生成氯化氢和次氯酸是化学平衡,饱和食盐水中氯离子浓度大,平衡逆向进行,能用勒夏特列原理解释,故C错误;
D.一水合氨电离产生氢氧根离子和铵根离子,氨水中加酸,与氢氧根离子反应,促进平衡正向移动,NH4+的浓度增大,故D错误;
答案选A。
13.如图是温度和压强对反应X+Y2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A. 上述可逆反应的正反应为放热反应 B. X、Y、Z均为气态
C. X和Y中最多只有一种为气态,Z为气态 D. 上述反应的逆反应的ΔH>0
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,随着温度的升高,Z的体积分数增加,故正反应为吸热反应,逆反应为放热反应,且在相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,则若Z为气态,X、Y中只有一个气态物质。根据此分析进行解答。
【详解】A.由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,该反应为吸热反应,故A选项错误;
B.相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,说明增加压强平衡左移,X、Y中至少有一种不是气体,故B选项错误;
C.相同温度下,压强越大,Z的体积分数越小,说明增加压强平衡左移,则若Z为气态,X、Y中最多只有一种气态物质,故选C选项正确;
D.由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,正反应为吸热反应,逆反应为放热反应,逆反应的ΔH小于0,故D选项错误。
故答案选C。
14.体NH4Br置于密闭容器中,在某温度下,发生反应:NH4Br(s)NH3(g)+HBr(g),2HBr(g)Br2(g)+H2(g),2 min后,测知H2的浓度为0.5 mol·L-1,HBr的浓度为4 mol·L-1,若上述反应速率用v(NH3)表示,则下列速率正确的是( )
A. 0.5 mol·L-1·min-1 B. 2.5 mol·L-1·min-1
C. 2 mol·L-1·min-1 D. 1.25 mol·L-1·min-1
【答案】B
【解析】
【详解】根据反应可知,溴化铵分解生成的氨气浓度与溴化氢浓度相等,溴化铵分解生成的溴化氢的浓度为:c(HBr)+2c(H2)=4mol/L+2×0.5mol/L=5mol/L,
所以2min后溴化铵分解生成的氨气的浓度为:c(NH3)=c总(HBr)=5mol/L,
氨气的平均反应速率为:=2.5 mol/(L•min),故选B。
答案:B
15.现有下列四个图像:
下列反应中全部符合上述图像的反应是( )
A. N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH1<0
B. 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH2>0
C. 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH3<0
D H2(g)+ CO(g) C(s)+H2O(g) ΔH4>0
【答案】B
【解析】
【详解】由第一个和第二个图象可知,升高温度生成物的含量增大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,可排除A、C选项,由第一个和第四个图象可知压强增大,平衡向逆反应方向移动,则反应物的气体的计量数之和小于生成物气体的化学计量数之和,可排除D选项,故选B。
16.在一定条件下密闭容器中的反应:2A(g)+B(g)2C(g) △H<0达到平衡后,改变一个条件x,下列量y的变化一定符合图中曲线的是( )
x
y
A
再加入A
B的转化率
B
再加入C
A的体积分数
C
增大体积
A的转化率
D
升高温度
混合气体的平均摩尔质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.加入A,A的浓度增大,平衡正向移动,促进B的转化,则随A的加入,B的转化率增大,与图象一致,故A正确;
B.体积不变时,再加入C,相当于增大压强,平衡正向移动,A的体积分数会减小,与图象变化不一致,故B错误;
C.该反应为气体体积减小的反应,则增大体积后压强减小,平衡向着逆向移动,则A的转化率减小,与图象变化不一致,故C错误;
D.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,由M=可知,混合气体平均摩尔质量减小,与图象变化不一致,故D错误;
故选A。
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
17.在密闭容器中,使2 mol A和4 mol B混合发生下列反应:
A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0。
(1)当反应达到平衡时,A和B的浓度比是_______;A和B的转化率比是_______。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量_________,密度_________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度______(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
【答案】(1). 1∶2 (2). 1∶1 (3). 变小 (4). 不变 (5). 逆向 (6). 向左移动 (7). 小于
【解析】
【分析】(1)对于A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时注入2mol A和4mol B,发生反应时消耗A和B始终按照1∶2进行,据此分析判断;
(2)根据升高平衡体系的温度时,平衡向逆反应方向移动,根据混合气体的平均相对分子质量=,密度ρ=判断;
(3)恒压容器中加入惰气,为保持压强不变,容器体积增大,相当于减小压强,据此分析判断;
(4)根据勒夏特列原理解答,若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡向体系温度降低的方向移动,据此分析解答。
【详解】(1)对于A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时注入2mol A和4mol B,发生反应时消耗A和B始终按照1∶2进行,所以当反应达到平衡时,剩余A和B的物质的量之比为1∶2,浓度之比也为1∶2;又转化率=,所以A和B的转化率之比为1∶1,故答案为:1∶2;1∶1;
(2)因为该反应为放热反应,则升高平衡体系的温度时,平衡向逆反应方向移动,气体的物质的量变大,质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量=减小,又容器体积不变,所以密度ρ=不变,故答案为:变小;不变;
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,体积增大,相当于体系的压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,该反应是气体体积减小的反应,所以平衡逆向移动,故答案为:逆向;
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热的方向移动,即平衡向左移动,使体系温度降低,达到新平衡后,容器内温度小于原来的2倍,故答案为:向左移动;小于。
18.一定条件下,在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=__;根据图,升高温度,K值将__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)500℃时,从反应开始到化学平衡状态,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是__(用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是__(填字母,下同)。
a.υ生成(CH3OH)=υ消耗(CO) b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变 d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是____。
ac(H2)减小 b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加 d.重新平衡时减小
【答案】(1). (2). 减小 (3). mol·L-1·min-1 (4). cd (5). cd
【解析】
【分析】由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断出正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,因此可先求出υ(CH3OH),再推算出υ(H2)。根据化学平衡的标志和压强对化学平衡的影响进行解答。
【详解】(1)由方程式可得反应平衡常数K=,根据所给图像判断,500℃时CH3OH的物质的量比300 ℃时CH3OH的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
故答案为 减小
(2)根据图像υ(CH3OH)= mol·L-1·min-1,由于υ(CH3OH)∶υ(H2)=1∶2,则υ(H2) =mol·L-1·min-1 。故答案为mol·L-1·min-1
(3)a项,均为正反应方向的反应速率,故不能说明反应达到平衡状态;b项,由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度一直不变,密度不再变化不能说明反应达到平衡状态;c项,由于气体的总质量为定值,建立平衡过程中混合气的物质的量变化,混合气的平均相对分子质量变化,混合气的平均相对分子质量不再变化能说明反应达到平衡状态;d项,CO、H2、CH3OH的浓度不再变化是平衡状态的特征标志。
故答案为cd;
(4)体积压缩,即增大压强,平衡右移;a项,由于体积减小,各物质的物质的量浓度均增加,c(H2)增大;b项,正、逆反应速率均加快;c项,增大压强,平衡右移,CH3OH物质的量增大;d项,增大压强,平衡右移,H2物质的量减小,CH3OH物质的量增大,由于=,故减小。故答案为cd。
19.一定温度下,在容积固定的V L密闭容器中加入n mol A.2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)一段时间后上述反应达到平衡。则下列说法中正确的是________(填字母)。
A.物质A.B的转化率之比为1∶2
B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n-nx)
C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态
D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动
(2)K和x的关系满足K=________。在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,平衡______(填字母)。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动
(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。
①由图可知,反应在t1.t3.t7时都达到了平衡,而t2.t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:t2时_______________________;t8时_________________________。
②t2时平衡向___________________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线__________。
【答案】(1). BC (2). x 2V/n(1-x) 3 (3). C (4). 增大生成物C浓度或升高温度 (5). 使用催化剂 (6). 逆反应 (7).
【解析】
【分析】(1)平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,据此判断;
(2)依据化学平衡是哪段是列式计算平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到平衡常数,保证A浓度不变的情况下,增大容器的体积,BC浓度减小比例相同此时浓度商和平衡常数相同,平衡不动;
(3)①该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动,t8时正逆反应速率都增大且平衡不移动;
②t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;
③t4时降压,平衡向逆反应方向移动,据此分析解答.
【详解】(1)平衡状态的判断依据是正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,
A、反应物A与B加入的反应物的物质的量之比等于其化学计量数之比,所以平衡后A与B的转化率之比等于1:1,故A错误;
B、转化率为x,则平衡后有A、B、C物质的量分别为n-nx、2n-nx、2nxmol,平衡后气体总物质的量为3n-nx,恒容容器中,气体物质的量之比等于其压强之比,故B正确;
C、当2v正(A)=v逆(B)时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;
D、恒容容器中,充入惰性气体(如Ar),平衡不移动,故D错误;
故选BC。
(2)在容积固定的V L密闭容器里加入n mol A、2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)△H<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x
A(g)+2B(g)2C(g)△H<0
起始量(mol) n 2n 0
变化量(mol) nx 2nx 2nx
平衡量(mol) n-nx 2n-2nx 2nx
平衡浓度为,c(A)=(n-bx)/Vmol·L-1,c(B)=(2n-2nx)/Vmol·L-1,c(C)=2nx/Vmol·L-1,平衡常数K=[C] 2/[A]·[B] 2==x 2V/n(1-x) 3,
在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,B、C等比例减小,平衡K=[C] 2/[A]·[B] 2不变,故选C。
(3)由于纵坐标只表示v逆,为了便于求解,在解题时可把v正补上,t2时平衡逆向移动,采用的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时平衡不移动,采用的条件是使用了催化剂.
①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动,改变的条件为增大生成物C浓度或升高温度,t8时平衡不移动,采用的条件是使用了催化剂.
②t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;
③t4时降压,平衡向逆反应方向移动,所以逆反应速率瞬间减小,并且逐渐减小到达新的平衡,故图象为:。
20.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,该反应的平衡常数为__________,若温度升高,K值将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是__________点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为__________。
(3)25 min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度__________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8 mol·L-1,理由是______________________________。
【答案】 (1). 0.9 (2). 增大 (3). bd; (4). 0.04 mol·L-1·min-1 (5). 0.8 mol NO2 (6). 小于 (7). 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1。
【解析】(1)根据图中信息可知10min时达平衡,平衡时c(N2O4)=0.4mol/L,c(NO2)=0.6mol/L,则K==0.9mol/L;该反应为吸热反应,所以温度升高,K值增大;(2)由图可知10-25min平衡状态时,X表示的生成物的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L,Y表示的反应物的浓度变化量为(0.6-0.4)mol/L=0.2mol/L,X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍,所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线,Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线,从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为=0.04 mol·L-1·min-1,由图可知,10-25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化,则相应时间段内的点处于化学平衡状态,即b、d处于化学平衡状态;(3)25min时,c(NO2)瞬间增大,比平衡状态增加了(1-0.6)×2=0.8mol 增大c(NO2),平衡向生成N2O4方向移动;(4)若平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L-1 。
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