2022届高考化学二轮复习专题化学反应速率与化学平衡--化学反应速率 (1)
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一、单选题,共13小题
1.(2022·天津·模拟预测)一定温度下,在密闭容器内进行着某一反应,X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列叙述中正确的是
A.反应的化学方程式为
B.时,Y的浓度是X浓度的1.5倍
C.时,X的反应速率与Y的反应速率相等
D.Y的反应速率:时刻时刻时刻
2.(2021·浙江·模拟预测)已知:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),该反应消耗2mol N2O5需吸收Q kJ的热量。某温度下,向2L的密闭容器中通入N2O5,部分实验数据如表:
时间/s
0
500
1000
1200
n(N2O5)/mol
10.0
7.0
5.0
5.0
下列说法错误的是A.在500 s内,分解速率为3×10-3mol·L-1·s-1
B.在1000 s时,反应为平衡状态
C.1000 s内,反应吸收热量为Q kJ
D.在1100 s时,N2O5的正反应速率和逆反应速率相等
3.(2022·辽宁·模拟预测)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,目前工业上用氢气和氮气直接合成氨:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。T℃时,在2L恒容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2模拟一定条件下工业固氮,体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.2min内NH3的平均反应速率为0.1125mol∙L−1∙min−1
B.T℃时,从2min到4min,反应的平衡常数增大
C.容器内压强不再变化说明反应达到平衡,且2υ正(H2)=3υ逆(NH3)
D.T℃时,该反应的平衡常数为6.25L2∙mol−2
4.(2021·山东·模拟预测)反应2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)中,每生成14 g N2放出332 kJ的热量,该反应的速率表达式为v=kc(NO)mc(H2)n(k、m、n待测),其反应包含下列两步:①2NO+H2=N2+H2O2(慢)②H2O2+H2=2H2O(快),T℃时测得有关实验数据如下:
序号
c(NO)/mol/L
c(H2)/mol/L
速率/mol/(L•min)
Ⅰ
0.0060
0.0010
1.8×10-4
Ⅱ
0.0060
0.0020
3.6×10-4
Ⅲ
0.0010
0.0060
3.0×10-5
Ⅳ
0.0020
0.0060
1.2×10-4
下列说法错误的是A.该反应速率达式:ν=500c2(NO)•c(H2)
B.正反应的活化能:①>②
C.整个反应速度由第①步反应决定
D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-664 kJ/mol
5.(2021·浙江·模拟预测)恒温恒压下,在起始容积为的密闭容器中发生反应:
0
0
5
10
反应过程中的部分数据如上表。下列说法正确的是A.容器内气体密度不变,标志着反应已达到平衡状态
B.内,用C表示的平均反应速率为
C.时,A的物质的量浓度为
D.反应达到平衡后充入少量氦气不参与反应,正反应速率减小,逆反应速率增大
6.(2021·浙江·模拟预测)在容积恒为的密闭容器中通入一定量气体,发生反应 .生成红棕色,假设温度不变,体系中各组分浓度随时间()的变化如下表.下列说法错误的是
A.,的平均反应速率为
B.时,再充入、各,平衡移动
C.升高温度,反应的化学平衡常数值增大
D.若压缩容器,达新平衡后,混合气颜色比原平衡时深
7.(2021·新疆喀什·一模)在373K时,把0.5molN2O4气通入体积为5L的恒容真空密闭容器中立即出现红棕色,反应进行到2s时,NO2的浓度为0.02mol/L,在60s时体系达到平衡,此时容器内压强为开始压强的1.6倍。下列说法正确的是
A.前2sv(N2O4)=0.01mol/(L·s)
B.2s时体系内压强为开始时的1.1倍
C.平衡时体系内含N2O40.25mol
D.平衡时若压缩容器体积可提高N2O4的转化率
8.(2017·江西九江·高考模拟)已知:4NH3+5O2=4NO+6H2O(g),若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[mol/(L·min)]表示,则正确的关系式是
A.v(NH3)=v(O2) B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)=v(H2O) D.v(O2)=v(NO)
9.(2022·浙江·模拟预测)一定温度下,利用测压法在刚性反应器中研究固体催化剂作用下的A的分解反应:。体系的总压强随时间t的变化如下表所示:
t/min
0
100
150
250
420
540
580
900
/kPa
12.1
13.3
13.9
15.1
17.14
18.58
19.06
下列说法不正确的是A.100~250min,消耗A的平均速率为
B.推测a肯定为22.9
C.适当升高体系温度,改用表面积更大的催化剂可加快反应速率
D.其他条件不变,改用容积更小的刚性反应器,反应速率不变
10.(2021·全国·模拟预测)在一定条件下的1L密闭容器中,X、Y、C三种气体的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.0~15min,消耗C的平均速率约为0.033mol•L-1•min-1
B.X、Y、C三种气体发生反应的化学方程式为:Y(g)+3X(g)2C(g)
C.反应开始到25min,X的转化率为25%
D.25min时改变的一个条件可能是缩小容器体积
11.(2021·浙江·模拟预测)温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/ mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
下列说法正确的是A.反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
B.保持其他条件不变,若升高温度,平衡时,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则反应的△H<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2,达到平衡时,PCl3的物质的量大于0.4 mol
12.(2021·河南·模拟预测)一氧化氮的氢化还原反应为 ,其正反应速率方程为,T℃时,实验得到的一组数据如下表所示:
实验组别
NO起始浓度/
起始浓度/
起始时的正反应速率/
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
下列说法正确的是A.正反应一定为吸热反应
B.,
C.k的数值为
D.升高温度,k的值减小
13.(2022·浙江·模拟预测)室温下过氧化铬()在硝酸酸化的戊醇中会溶解并发生反应:。在5m1的过氧化铬戊醇溶液中滴入一定量的稀硝酸,在不同时刻测得过氧化铬浓度如下表:
时间/min
4
6
8
10
t
20
25
35
4.230
2.510
1.790
1.350
1.240
1.130
1.110
1.100
下列叙述正确的是A.4~6min内过氧化铬分解的平均速率
B.8~10min内过氧化铬分解释放的体积为0.86mL(标准状况)
C.推测表中t的取值范围为:10
二、非选择题,共6小题
14.(2020·内蒙古包头·二模)二烯烃与溴反应制备多卤代物,反应的区域选择性在有机合成中具有重要意义。1,3–丁二烯(g) (CH2=CH—CH=CH2)和Br2(g)反应原理如下:
①CH2=CH-CH=CH2(g)+Br2(g)→(g) △H1=akJ·mol-1
②CH2=CH-CH=CH2(g)+Br2(g)→ (g) △H2=bkJ·mol-1
③ (g)⇌ (g) △H3
回答下列问题:
(1)△H3=_____________。
(2)1,3-丁二烯和Br2反应的能量随反应过程的变化关系如图所示:
1,3-丁二烯和Br2反应会生成两种产物,一种称为动力学产物,由速率更快的反应生成;一种称为热力学产物,由产物更加稳定的反应生成。则动力学产物结构简式为_________
(3)T℃时在2L刚性密闭容器中充入1,3-丁二烯(g)(CH2=CH-CH=CH2)和Br2(g)各2mol,发生反应。1,3-丁二烯及产物的物质的量分数随时间的变化如下表:
时间(min)
0
10
20
30
40
1,3-丁二烯
100%
72%
0%
0%
0%
1,2加成产物
0%
26%
10%
4%
4%
1,4加成产物
0%
2%
90%
96%
96%
在0 ~20min内,反应体系中1,4-加成产物的平均反应速率v(1,4加成产物)=_______。
(4)对于反应③,若要提高1,4-加成产物 ()平衡体系中的物质量分数,可以采取的措施有_____
A.适当升高温度 B.使用合适的催化剂
C.增大体系的压强 D.将1,4加成产物及时从体系分离
(5)反应 1,3-丁二烯二聚体的解聚为可逆反应:
(g)2(g) △H>0
在一定条件下,C4H6和C8H12的消耗速率与各自分压有如下关系:v(C8H12)=k1·p(C8H12),v(C4H6)=k2·p2(C4H6)。相应的速率与其分压关系如图所示,一定温度下k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=_____;在图中标出点(A、B、C、D)中,能表示反应达到平衡状态的点是______ ,理由是________。
15.(2021·上海闵行·一模)燃料电池和锂离子电池在生产生活中占据重要地位,甲醇是常见的燃料电池原料,CO2催化氢化可合成甲醇。反应为:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) +48.9kJ,完成下列填空:
(1)反应的平衡常数 K=_________。
(2)在 2L 容器中充入 4 mol CO2和 H2的混合气体,反应 10 min 后,气体的总物质的量变为原来的75 %,则 0~10 min 内,H2的平均反应速率为_________,前 5min 内的 v 逆(CH3OH)________前 10min 内的 v 逆(CH3OH) (选填“大于” “等于”或“小于”),原因是________。
(3)在恒容密闭容器发生上述反应,下图是反应过程中两个物理量变化关系图像,曲线上各点均已达到平衡状态。
若 x 轴表示温度,则 y 轴可表示_____,(任写一个),一定温度下,若 x 轴为原料投料比[n(H2)/n(CO2)],则 y 轴是______的转化率。
(4)工业生产或实验室制备中,通常加大某一反应物的用量,以提高另一反应物的转化率,举一例说明________________________。
16.(2021·上海闵行·二模)尿素和氨气对于提高农作物产量和品质有重要作用,合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l),完成下列填空:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为___。
(2)在恒定温度下,将NH3和CO2按物质的量之比2:1充入固定体积为10L的密闭容器,经20min达到平衡,此时固体质量增加120g。用CO2表示20min内的化学反应速率为___。
(3)合成尿素时不同温度下CO2转化率变化曲线如图:
该反应正方向为____热反应(选填“吸”或“放”)。a、b、c三点对应温度下的平衡常数大小关系如何:_____(用Ka、Kb、Kc表示),理由为____。
17.(2020·山东泰安·模拟预测)氮和硫的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的基元反应如下(E为活化能):
2NO(g)N2O2(g) E1=82kJ·mol-1 v=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g) E-1=205kJ·mol-1 v=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) E2=82kJ·mol-1 v=k2 c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) + O2(g) E-2=72kJ·mol-1 v=k-2 c2(NO2)
①2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ∆H=__kJ·mol-1,平衡常数K与上述反应速率常数k1、k-1、k2、k-2的关系式为K=__;
②某温度下反应2NO(g) +O2(g)2NO2(g)的速率常数k=8.8×10-2L2·mol-2·s-1,当反应物浓度都是0.05mol·L-1时,反应的速率是__mol·L-1·s-1;若此时缩小容器的体积,使气体压强增大为原来的2倍,则反应速率增大为之前的__倍。
(2)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中能量变化如图1所示。在V2O5存在时,该反应的机理为:V2O5+SO2→2VO2+SO3(快) 4VO2+O2→2V2O5(慢)
下列说法正确的是__(填序号)。
a.反应速率主要取决于V2O5的质量
b.VO2是该反应的催化剂
c.逆反应的活化能大于198kJ·mol-1
d.增大SO2的浓度可显著提高反应速率
(3)某研究小组研究T1℃、T2℃时,氮硫的氧化物的转化:NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g) ∆H<0中1gP(NO2)和lgP(SO3)关系如图2所示,实验初始时体系中的P(NO2)和P(SO2)相等、P(NO)和P(SO3)相等。
①T1__T2(填“>”“<”或者“=”),温度为T1时化学平衡常数Kp=__。
②由平衡状态a到b,改变的条件是__。
18.(2021·辽宁抚顺·一模)随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一、
I.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(l) ΔH<0
(1)如何提高NO的转化率(任意写出一种)_____。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中按照n(NH3)∶n(NO)=1∶3充入反应物,发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是_____。
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变
B.容器内物质的总质量保持不变
C.有1mol N-H键断裂的同时,有1mol O-H键断裂
D.n(NH3)∶n(NO)保持不变
E. c(H2O)保持不变
(3)已知该反应速率v正=k正•cx(NH3)•cy(NO),v逆=k逆•c5(N2)•c0(H2O)( k正、k逆分别是正、逆反应速率常数),该反应的平衡常数K=k正/k逆,则x=____,y=_____。
(4)某研究小组将4mol NH3、6mol NO和一定量的O2充入2L密闭容器中,在Ag2O催化剂表面发生上述反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示:
①从开始到5min末,温度由420K升高到580K,该时段内用NH3表示的平均反应速率v(NH3)_____。
②从图像可以看到,如果在有氧条件下,温度升高到580K之后,NO生成N2的转化率开始降低,其可能产生的原因是____。
II.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NO和NO2不同配比混合气通入尿素溶液中,总氮还原率与配比关系如图。
(5)用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气,可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应产物中的非极性分子_____。
(6)随着NO和NO2配比的提高,总氮还原率降低的主要原因是____。
19.(2021·山东济南·二模)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题:
(1)德国化学家 F。 Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3.在1.01×105 Pa、250℃时,将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应,测得NH3体积分数为4%,其他条件不变,温度升高至450℃,测得NH3体积分数为2.5%,则可判断合成氨反应△H___________0(填“>”或“<”)。
(2)在2 L密闭绝热容器中,投入4 mol N2和6 mol H2,在一定条件下生成NH3,测得不同温度下,平衡时NH3的物质的量数据如下表:
温度/K
T1
T2
T3
T4
n(NH3)/mol
3.6
3.2
2.8
2.0
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器内气体压强不变
C.混合气体的密度不变 D.混合气的温度保持不变
②温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T3。
③在T3温度下,达到平衡时N2的体积分数___________。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g) △H。上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则该反应的化学平衡常数Kp为___________(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110 kPa),已知该条件下k逆=5×102 kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,v逆=___________kPa·s-1。
(4)T℃时,在恒温恒容的密闭条件下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示:
①表示H2浓度变化的曲线是___________(填“A”、“B”或“C”。与(1)中的实验条件(1.01×105 Pa、450℃)相比,改变的条件可能是___________。
②在0~25 min内N2的平均反应速率为___________。在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。
参考答案:
1.B
【解析】
A.O~t1时X的物质的量增大了:4mol-2mol=2mol,Y的物质的量减小了:10mol-6mol=4mol,则X为生成物、Y为反应物,Y、X的计量数之比为:4mol:2mol=2:1,t3时反应达到平衡,所以该反应的化学方程式为:2Y(g)⇌X(g),A项错误;
B.根据图示可知,t1时X的物质的量为4mol,Y的物质的量为6mol,由于容积相同,则二者的浓度之比等于其物质的量之比,所以Y的浓度是X浓度的=1.5倍,B项正确;
C.t2之后X的物质的量继续增大、Y的物质的量继续减小,说明反应仍然正向进行,X的反应速率与Y的反应速率之比为1:2,反应没有达到平衡状态,C项错误;
D.Y的浓度在减小,则Y的反应速率:时刻时刻时刻,D项错误;
答案选B。
2.C
【解析】
A.在500s内,反应消耗n(N2O5)=10.0mol−7mol=3mol,N2O5反应速率,A正确;
B.对比1000s和1500s的n(N2O5)可知,反应达到平衡状态,也可能在500s到1000s之间达到平衡,但在1000s时反应一定达到平衡状态,B正确;
C.,在1000s内,反应的n(N2O5)=10mol−5mol=5mol,吸收热量2.5QKJ,C错误;
D.对比1000s和1500s的物质的量n(N2O5)可知,反应达到平衡状态,在1100s时,N2O5的正反应速率等于N2O5的逆反应速率,D正确;
故选C。
3.B
【解析】
A.2min内NH3的平均反应速率为,故A正确;
B.T℃时,从2min到4min,反应的平衡常数不变,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故B错误;
C.该反应是体积减小的反应,当容器内压强不再变化说明反应达到平衡,根据速率之比等于计量数之比得到2υ正(H2)=3υ逆(NH3),故C正确;
D.T℃时,平衡是氨气物质的量为0.8mol,则氮气消耗0.4mol,剩余氮气0.8mol,氢气消耗1.2mol,剩余氢气0.8mol,因此该反应的平衡常数为,故D正确。
综上所述,答案为B。
4.A
【解析】
A.比较图表数据1、II 数据NO浓度不变,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,Ⅲ、 IV数据分析,H2浓度不变,NO浓度增大一倍,反应速率增大到4倍,据此得到速率方程v= Kc2(NO).c(H2),依据I中数据计算K = 5000,则速率方程ν=5000o2(NO)•c(H2),故A错误;
B.反应①很慢进行,说明反应的活化能高,正反应的活化能一定是①>②,故B正确;
C.①2NO+H2 = N2 + H2O2 (慢),②H2O2+H2=2H2O(快) ,反应历程中反应慢的决定反应速率,整个反应速度由第①步反应决定,故C正确;
D.反应2NO(g) + 2H2(g) = N2(g) + 2H2O(g)中,每生成14gN2放出332kJ的热量,生成28g N2放热664 kJ,热化学方程式为:2NO(g) + 2H2(g) = N2(g) + 2H2O(g),△H =-664 kJ/mol,故D正确;
故答案:A。
5.B
【解析】
发生反应5min时
发生反应10min时
A.反应A(g)+2B(g)= 3C(g)中,反应物和产物都是气体,气体总质量不变,又因为容器体积不变,反应过程中气体密度一直不变,容器内气体密度不变时,不能说明反应已达到平衡状态,A错误;
B.5~10min内,用C表示的平均反应速率为=0.012mol·L-1·min-1,B正确;
C.由分析可知,5min时,A的物质的量浓度为 =0.16mol·L-1,C错误;
D.反应达到平衡后充入少量氦气(不参与反应) ,反应物和生成物浓度都不变,速率不变,D错误;
故选B。
6.B
【解析】
A.根据反应速率计算公式,描述正确,不符题意;
B.80s时,反应处于平衡状态,可计算该温度下的,向容器中加入A、B各1.2mol,此时反应容器内的浓度商,Qc=K,说明新加入一定量反应物后,反应容器内的各物质刚好仍处于该温度下的平衡状态,平衡不会移动,描述错误,符合题意;
C.该反应正向是吸热反应,故升温,平衡向正反应方向移动,生成物浓度上升,反应物浓度下降,代入K的计算公式,新平衡下K值大于原平衡的,描述正确,不符题意;
D.根据反应特征,压缩容器容积,平衡向生成A的方向移动,B物质的量减小,但容积减小程度更大,故新平衡状态下,B物质的浓度值反而比原平衡的大,体现的实验现象就是新平衡时容器内气体颜色更深,描述正确,不符题意;
综上,本题选B。
7.B
【解析】
A.2秒时NO2的浓度为0.02mol/L,则转化的N2O4的浓度为0.01mol/L,则前2秒以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为:,故A错误;
B.2秒时NO2的物质的量为5L×0.02mol/L=0.1mol,由N2O42NO2可知消耗的N2O4为0.05mol,故2s时N2O4的物质的量为0.5mol-0.05mol=0.45mol,反应前后的物质的量之比等于压强之比,则在2秒时体系内的压强为开始时的(0.1mol+0.45mol)/0.5mol=1.1倍,故B正确;
C.设转化的N2O4的物质的量为x,则平衡时N2O4的物质的量为0.5mol-x,NO2的物质的量为2x,由平衡时容器内压强为开始时的1.6倍,则=1.6,解得x=0.3mol,平衡时N2O4的物质的量为0.5-0.3=0.2mol,故C错误;
D.由N2O42NO2,压缩容器体积即增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率降低,故D错误;
故选:B。
8.D
【解析】
A.在化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,则v(NH3)=v(O2),A错误;
B.在化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,则v(O2)=v(H2O),B错误;
C.在化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,则v(NH3)=v(H2O),C错误;
D.在化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,则v(O2)=v(NO),D正确;
故合理选项是D。
9.B
【解析】
A.100~250min,消耗A的平均速率为 ,故A正确;
B.反应进行到900min前可能已经达到平衡,所以推测a可能小于22.9,故B错误;
C.升高体系温度、改用表面积更大的催化剂可加快反应速率,故C正确;
D.条件不变,反应速率不变,故D正确;
选B。
10.A
【解析】
A.据图可知C为生成物,0~15min内生成C而不是消耗C,A错误;
B.据图可知X、Y的物质的量减少,为反应物,C的物质的量增加,为生成物,达到平衡时X、Y、C的物质的量变化之比为0.75mol:0.25mol:0.5mol=3:1:2,化学方程式为Y(g)+3X(g)2C(g),B正确;
C.25min时反应已达到平衡,该时段内Δn(X)=0.75mol,转化率为×100%=25%,C正确;
D.25min时的瞬间各物质的物质的量不变,所以不是改变投料,而之后C的物质的量增加,X、Y的物质的量减小,说明平衡正向移动,该反应为气体系数之和减小的反应,缩小容器体积增大压强,平衡正向移动,D正确;
综上所述答案为A。
11.C
【解析】
A.由表中数据可知50s内,△n(PCl3)=0.16mol,则反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)=0.0016 mol·L-1·s-1,A错误;
B.由表中数据可知,平衡时n(PCl3)=0.2mol,保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl3)="0.11" mol/L,则n′(PCl3)="0.11" mol/L×2L=0.22mol,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,即△H>O,B错误;
C.对于可逆反应:所以平衡常数,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 molPCl3和0.20 molCl2,起始时PCl5的浓度为0.5mol/L、PCl3的浓度为0.1mol/L、Cl2的浓度为0.1mol/L,浓度商,Qc<K,说明平衡向正反应方向移动,反应达平衡前v(正)>v(逆),C正确;
D.等效为起始加入2.0molPCl5,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的PCl5转化率较原平衡低,故平衡时PCl3的物质的量小于0.4mol,即相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的物质的量小于0.4mol,D错误;
故选C。
12.C
【解析】
正反应属于系数减小的熵减反应,故只有正反应为放热反应时该反应才能自发进行,A项错误;对比Ⅰ、Ⅱ数据可知a=2,对比Ⅰ、Ⅲ数据可知b=1,B项错误;将Ⅰ组数据代入速率方程可求得,C项正确;温度升高,速率常数增大,D项错误;故选C。
13.C
【解析】
A.4~6min内过氧化铬分解的平均速率,故A错误;
B.8~10min内过氧化铬分解的物质的量为(1.790-1.350)×10-5mol/L×5×10-3L=2.2×10-8mol,根据反应可得分解得到的氧气的体积为3.85×10-8mol×22.4L/mol=8.6×10-4mL,故B错误;
C.若t=15,则10~15min和15~20min这两个时间段内的速率相等,但是根据浓度越小速率越小,10~15min内速率大于后一阶段,故10
故选C。
14. (b-a) kJ · mol-1 0.045mol·L-1·min-1 D k2·Kp B、D 达平衡时,C4H6的消耗速率是C8H12消耗速率的二倍,即v(C4H6) =2v(C8H12)
【解析】
(1)根据盖斯定律,②-①即可得到: (g)⇌(g);
(2)根据图像分析可知,相同条件下,由活性中间体C生成产物A的活化能小,速率更快;
(3)计算速率;
(4)根据图像可知, (g)⇌ (g),反应的正反应为放热反应;
(5)根据,表达k1即可。
(1)根据盖斯定律,②-①得到: (g)⇌(g),则△H3=(b-a) kJ · mol-1,故答案为:(b-a) kJ · mol-1;
(2)根据图像分析可知,相同条件下,由活性中间体C生成产物A的活化能小,速率更快,则动力学产物结构简式为:,故答案为:;
(3) 在0 ~20min内,反应体系中1,4-加成产物的物质的量分数,1,4-加成产物的物质的量,则v(1,4-加成产物)=,故答案为:;
(4)A. (g)⇌ (g),反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,1,4-加成产物的物质量分数减小,A错误;
B.使用合适的催化剂,不影响平衡移动,1,4-加成产物的物质量分数不变,B错误;
C.该反应反应前后气体分子数不变,增大体系的压强,不影响平衡移动,1,4-加成产物的物质量分数不变,C错误;
D.将1,4-加成产物及时从体系分离,反应正向移动,1,4-加成产物的物质量分数增大,D正确;故答案为:D;
(5),则;达到平衡时,v(C4H6) =2v(C8H12),则表示反应达到平衡状态的点是B、D,故答案为:;B、D;达平衡时,C4H6的消耗速率是 C8H12消耗速率的二倍,即v(C4H6) =2v(C8H12)。
利用v(C8H12)=k1·p(C8H12)、v(C4H6)=k2·p2(C4H6)和v(C4H6) =2v(C8H12),表示,即可求出k1、k2与平衡常数Kp之间的关系。
15. 小于 随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,因此前 5min 内的 v 逆(CH3OH)小于前 10min 内的 v 逆(CH3OH) 二氧化碳的浓度增大,容器的压强增大,气体总物质的量 二氧化碳 制备乙酸乙酯时乙醇过量,可以提高乙酸的转化率,二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫的反应中,增加空气的用量,提高二氧化硫的转化率
【解析】
(1)根据平衡常数的表达式分析,该反应的平衡常数 K= 。
(2)假设起始二氧化碳的物质的量浓度为amol/L,氢气的物质的量浓度为bmol/L,则有
,解x=0.25mol/L,H2 的平均反应速率为,随着反应向右进行,生成物浓度逐渐增加,逆反应速率逐渐增大,因此前 5min 内的 v逆(CH3OH)小于前10min内的v逆(CH3OH) ;
(3)在恒容密闭容器中,该反应放热,x轴表示温度,随着温度升高,反应逆向移动,二氧化碳的浓度增大,容器的压强增大,气体总物质的量增加,所以y轴可以表示这些物理量。
若x轴为原料投料比[n(H2)/n(CO2)],随着该原料投料比增加,二氧化碳的转化率增加,则 y轴是二氧化碳的转化率;
(4)在可逆反应中,一般增加一个物质的量,提高另一种物质的转化率,如制备乙酸乙酯时乙醇过量,可以提高乙酸的转化率,二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫的反应中,增加空气的用量,提高二氧化硫的转化率。
16. 0.01mol/(L·min) 放 Ka>Kb>Kc 该反应正方向放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数不断减小
【解析】
第(3)问中,CO2的转化率越大,说明反应体系中反应物所占的比重越小,反应向正反应方向进行的程度越大。结合不同温度下CO2转化率变化曲线图,分析出b点表示反应达到平衡状态。进而分析该可逆反应的正反应属于放热反应还是吸热反应。
(1)根据化学平衡常数的定义,结合该反应各物质的状态,可知该反应的化学平衡常数表达式为:。答案为:;
(2)根据题意,固体质量增加120g,即CO(NH2)2的质量增加120g,其增加的物质的量为:。则用CO(NH2)2表示化学反应速率,可以表示为:。根据同一反应中,用不同物质表示化学反应速率时,其数值之比等于各物质的化学计量数之比,可知,用CO2表示20min内的化学反应速率为0.01mol/(L·min);答案为:0.01mol/(L·min);
(3)由图可知,随着温度的升高,CO2的转化率先增大,到b点时随着温度的增大,CO2的转化率逐渐减小,即反应达平衡状态后,温度升高,CO2的转化率降低,反应向逆反应方向移动,该反应的正反应为放热反应。对于正反应为放热反应的可逆反应来说,升高温度,反应向逆反应方向移动,化学平衡常数减小。由此可知,a、b、c三点对应温度下的平衡常数大小关系为:Ka>Kb>Kc。答案为:放;Ka>Kb>Kc;该反应正方向放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数不断减小。
17. -113 1.1×10-5 8 CD < 1×10-2 保持温度为T1,将容器体积缩小为原来的
【解析】
(1)①根据基元反应含义,第1、3反应为正方向的2个基元反应,第2、4为逆方向的2个基元反应,△H=E2+E1-E-1-E-2,平衡常数,据此计算;
②当反应物浓度都是0.05mol·L-1时,反应的速率为:kc2(NO)·c(O2)=8.8×10−2L2·mol−2·s−1×(0.05mol)3=1.1×10−5mol·L-1·s-1;缩小体积,压强增大;
(2)A.反应速率取决于慢反应速率;
B.VO2是该反应的中间态;
C.生成物总能量低,逆反应的活化能大于198kJ/mol;
D.根据有效碰撞理论,增大SO2的浓度可显著提高反应速率;
(3)①该反应的正反应为放热反应,温度越高,Kp越小;温度为T1时化学平衡常数,据此计算;
②根据坐标可知,由平衡状态a到b,改变的条件是将容器体积缩小为原来的;
(1)①根据基元反应含义,第1、3反应为正方向的2个基元反应,第2、4为逆方向的2个基元反应,2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=E2+E1-E-1-E-2=-113kJ·mol-1,平衡常数,反应到达平衡时,v正=v逆,所以k1c2(NO)= k-1c(N2O2),k2c(N2O2)·c(O2)= k-2c2(NO2),则有,故答案为:-113;;
②某温度下反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率常数:k=8.8×10-2L2·mol-2·s-1,当反应物浓度都是0.05mol·L-1时,反应的速率为:
kc2(NO)·c(O2)=8.8×10−2L2·mol−2·s−1×(0.05mol)3=1.1×10−5mol·L-1·s-1;若此时缩小容器的体积,使气体压强增大为原来的2倍,浓度增大为原来的2倍,则反应速率增大为之前的23=8倍,故答案为:1.1×10-5;8;
(2)A.V2O5的质量不影响反应速率,反应速率取决于慢反应速率,A错误;
B.VO2是该反应的中间态,并非催化剂,催化剂为V2O5,B错误;
C.生成物总能量低,逆反应的活化能大于198kJ/mol,C正确;
D.根据有效碰撞理论,增大SO2的浓度可显著提高反应速率,D正确;故答案为:CD;
(3)①该反应的正反应为放热反应,温度越高,Kp越小,则T1<T2;温度为T1时化学平衡常数,故答案为:<;1×10-2;
②根据坐标可知,由平衡状态a到b,改变的条件是保持温度为T1,将容器体积缩小为原来的,故答案为:保持温度为T1,将容器体积缩小为原来的。
根据基元反应原理,总反应可分为几步简单反应,可逆反应存在正反两方向的简单反应,寻找规律,速率常数k等于反应物的浓度的反应系数指数幂乘积。
18. 降低温度(或“增大压强”“分离出氮气”、“增大氨气浓度”等) BE 4 6 0.228mol•L-1•min-1 平衡逆向移动 N2、CO2 NO在尿素溶液中的溶解度较低,未参与反应的NO增多
【解析】
(1)该反应焓变小于0为放热反应,所以降低温度可以使平衡正向移动,增大NO的转化率;该反应为气体系数之和减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,增大NO的转化率,此为分离出氮气、增大氨气浓度均可以使平衡正向移动,增大NO的转化率;
(2)A.反应开始的瞬间,混合气体的平均摩尔质量为体积比为1∶3的NH3和NO的平均摩尔质量,随着反应进行,开始生成氮气,所以气体的平均摩尔质量发生改变,当其不变时,说明反应达到平衡,A不符合题意;
B.根据质量守恒定律可知容器内物质的总质量始终不变,不能说明反应平衡,B符合题意;
C.有1mol N-H键断裂的同时,即消耗mol氨气,有1mol O-H键断裂,即消耗mol水,二者的消耗速率之比为2∶3,等于计量数之比,说明此时正逆反应速率相等,反应达到平衡,C不符合题意;
D.初始投料n(NH3):n(NO)=1:3,二者按照2:3的比例反应,所以未平衡时n(NH3):n(NO)发生改变,当其不变时说明反应达到平衡,D不符合题意;
E.水为液体,浓度为常数,故不能说明反应平衡,E符合题意;
综上所述答案为BE;
(3) 当反应达到平衡时有v正=v逆,即k正•cx(NH3)•cy(NO)=k逆•c5(N2)•c0(H2O),变换可得,该反应的平衡常数K==,所以x=4,y=6;
(4)①420K时NO的转化率为2%,此时消耗的n(NO)=6mol×2%=0.12mol,580K时NO的转化率为59%,此时消耗的n(NO)=6mol×59%=3.54mol,此时段内Δn(NO)=3.54mol-0.12mol=3.42mol,根据方程式可知该时段内Δn(NH3)=×3.42mol=2.28mol,容器的体积为2L,所以 v(NH3)==0.228mol•L-1•min-1;
②该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,一氧化氮的转化率降低;
(5)NO和NO2的体积比为1∶1,即反应中化学计量数之比为1∶1,将N元素转变为对环境无害的气体即氮气,根据元素守恒和电子守恒可知方程式为(NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O,其中N2、CO2分子的正负电荷中心重合,为非极性分子;
(6) NO在尿素溶液中的溶解度较低,未参与反应的NO增多,大量的一氧化氮通入之后不能反应,导致总还原率降低。
19. < BD < 36.1% 2×105 A 加压或降温 0.002 mol•L-1•min-1 0.73
【解析】
(1)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,由题意可知,温度升高,氨气体积分数减小说明平衡向逆反应方向移动,合成氨反应为放热反应,反应热△H<0,故答案为:<;
(2) ①A.3v正(H2)=2v逆(NH3)说明正、逆反应速率不相等,反应未达到平衡状态,故错误;
B.合成氨反应是气体体积减小的反应,容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;
C.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量不变,在恒容容器中,混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度不变不能判断反应是否达到平衡状态,故错误;
D.合成氨反应是放热反应,在密闭绝热容器中,反应放出的热量使混合气的温度升高,则混合气的温度保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;
BD正确,故答案为:BD;
②合成氨反应是放热反应,温度升高,氨气的物质的量减小,由表格数据可知,温度T1时氨气的物质的量大于T3,则温度T1<T3,故答案为:<;
③由表格数据可知,温度T3时氨气的物质的量为2.8mol,由题意可建立如下三段式:
由三段式所得数据可知,达到平衡时氮气的体积分数为×100%=36.1%,故答案为:36.1%;
(3)当反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,则v正=k正·p(N2O4)=v逆=k逆·p2(NO2),==Kp;设四氧化二氮起始物质的量为1mol,当四氧化二氮分解10%时,四氧化二氮的物质的量为(1—1×10%)=0.9mol、二氧化氮的物质的量为1mol×10%×2=0.2mol,则二氧化氮的分压为×110 kPa=20 kPa,v逆=5×102 kPa-1·s-1×(20 kPa)2= 2×105kPa·s-1,故答案为:;2×105;
(4) ①由图可知,A、B的浓度减小,代表反应物,A、B的浓度的变化量之比为(0.6—0.45)mol/L:(0.2—0.15)mol/L=3:1,则曲线A代表氢气浓度的变化;设容器的体积为VL,平衡时氨气的体积分数为×100%=14.3%>4.5%,则与实验条件为1.01×105 Pa、450℃相比,平衡向正反应方向移动,该反应为气体体积减小的放热反应,改变的条件可能为增大压强或降低温度,故答案为:A;加压或降温;
②由题给数据可知,在0~25 min内氮气的平均反应速率为=0.002 mol•L-1•min-1,平衡时反应的平衡常数为=0.73 mol-2·L2,故答案为:0.002 mol•L-1•min-1;0.73。
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