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苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率课堂检测
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这是一份苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率课堂检测，共10页。试卷主要包含了全卷满分100分，可能用到的相对原子质量等内容，欢迎下载使用。
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Mn 55。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列过程属于非自发过程的是( )
A.气体从高密度处向低密度处扩散 B.水由高处向低处流
C.煤气的燃烧 D.室温下水结成冰
2.根据化学反应速率或平衡理论,联系生产实际,下列说法错误的是( )
A.供热公司为了节能减排,将煤块粉碎,让煤充分燃烧
B.啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释
C.将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情
D.使用高效催化剂是大大提高原料平衡转化率的有效方法
3.镁可由碳真空热还原MgO制得,主要反应为C(s)+MgO(s) Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是( )
A.该反应的平衡常数K=c(CO)
B.将容器容积压缩为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO的浓度增大
C.一定温度下,减小CO浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
D.如图,当温度升高时,该反应的化学平衡常数K增大
4.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)。关于该溶液,下列说法正确的是( )
A.加入苯,平衡逆向移动 B.滴入淀粉溶液,溶液不变蓝
C.加水稀释,平衡正向移动 D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动
5.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔS>0
B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行
C.1 ml H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(g)]D.反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度有关
6.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904 kJ·ml-1,下列有关说法正确的是( )
A.该反应的ΔS<0
B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率
C.恒温恒容时,增大压强,一定能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快
D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大
7.合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1。下列图示正确且与对应的叙述相符的是( )
A.图1表示分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图2表示t1 min时刻改变的条件是升高温度
C.图3表示一定条件下的合成氨反应中,平衡时NH3的体积分数随H2起始体积分数(N2的起始量恒定)的变化关系,图中H2转化率a点大于b点
D.图4表示N2的平衡转化率与温度和压强的关系
8.臭氧催化氧化是降解水体中有机污染物的常用方法。某科研小组研究O3降解有机物的路径:取四份废水,保持其他条件相同,第一份直接加入MnO2;第二份直接通入O3;第三份在加入一定量MnO2的同时通入O3;第四份在加入一定量MnO2与叔丁醇的同时通入O3,分别测得四份废水中有机物的残留率随时间的变化结果如图所示。
已知:①O3除直接降解有机物外,O3在溶液中能产生羟基自由基·OH,·OH也能降解水中有机物。②叔丁醇能迅速结合·OH而将·OH除去。
下列说法不正确的是( )
A.MnO2几乎不能直接降解有机物
B.MnO2对O3降解有催化作用
C.溶液中产生的·OH降解是该降解过程的主要途径
D.O3直接降解是该降解过程的主要途径
9.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.实验室可以用排饱和食盐水法收集Cl2
B.对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),使用铁触媒可加快该反应的化学反应速率
C.工业制金属钾的反应原理为Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
10.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/ml,N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.将1.0 ml氮气、3.0 ml氢气,置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJ
B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)C.该反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率提高
D.保持压强不变,通入惰性气体,平衡常数不变,平衡不移动
11.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,图甲表示反应速率(v)与温度(T)的关系,图乙表示T1温度下平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲中,曲线1表示正反应速率与温度的关系
B.图乙中,a、b两点的反应速率:v(a)>v(b)
C.图甲中,d点时,混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.图乙中,c点的正、逆反应速率:v(逆)12.已知反应2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。根据理论计算,在恒压、起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3条件下,该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。实验发现,在实际反应过程中还可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副产物。下列有关说法正确的是( )
A.ΔH>0
B.图中曲线b表示的是平衡时C2H4物质的量分数的变化
C.在实际反应中,450 K达到平衡时,n(C2H4)n(H2O)<14
D.在实际反应中,改用选择性更好的催化剂不能提高C2H4的产率
13.
用CO和H2合成CH3OH的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)14.捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。用(NH4)2CO3捕碳的反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于一密闭容器中,并充入1 ml CO2气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.(NH4)2CO3捕碳的反应ΔH>0
B.Kb>Kc>Kd
C.b点的逆反应速率和c点的正反应速率的大小关系为v逆b>v正c
D.达平衡时,b、c、d点对应温度下,CO2的转化率为b>d>c
15.T ℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质,此温度下发生反应的平衡常数的表达式为K=c(X)·c2(Y)c2(Z)·c2(W),有关该平衡体系的说法正确的是( )
A.升高温度,平衡常数K增大,则正反应为吸热反应
B.增大压强,W的质量分数增加
C.增大X的浓度,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(13分)某小组利用弱酸H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。该小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积来判断反应的快慢。设计实验方案如表:
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2,MnO4-转化为Mn2+,写出该反应的离子方程式 ;每消耗1 ml H2C2O4,则反应中转移 ml电子。
(2)探究浓度对化学反应速率影响的实验编号是 ,实验②③探究 对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
(3)该小组同学发现反应速率总是如图,其中t1~t2时间段内速率增大的主要原因可能是:
a.该反应放热,使体系温度升高;
b. 。
17.(12分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
已知:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49 kJ·ml-1
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-165 kJ·ml-1
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·ml-1
(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K= 。反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH= 。
(2)以CO2、H2为原料制取CH3OH时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性[n生成(CH3OH)n反应(CO2)×100%]随温度的变化如图1所示。平衡时CH3OH的选择性随温度升高而出现如图1所示变化的原因是 。
(3)CO2催化加氢合成CH4的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始n(H2)∶n(CO2)=4时,CO2平衡转化率与温度和压强的关系如图2所示。800 ℃时,不同压强下的CO2平衡转化率趋于相等,其原因是 。
18.(14分)完成下列填空。
Ⅰ.二甲醚(CH3OCH3)是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。由合成气制备二甲醚的主要反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=a kJ·ml-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ·ml-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3=c kJ·ml-1
(1)反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·ml-1;若①、②、③平衡常数分别为K1、K2、K3,该反应的平衡常数K= (用含K1、K2、K3的式子表示)。
Ⅱ.600 ℃时,将0.6 ml CO和0.24 ml H2O通入2 L恒容密闭容器中,发生反应CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g),5 min后达到化学平衡状态,平衡后测得氢气的浓度为0.06 ml·L-1。
(2)则0~5 min内v(H2O)= ,该反应的平衡常数K= 。
Ⅲ.甲醇(CH3OH)广泛用作燃料电池的燃料,工业上可由CO和H2来合成,化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(3)图甲是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(4)一定温度下恒容容器中,分别研究在px、py、pz三种压强下合成甲醇的规律。如图乙是上述三种压强下H2和CO的起始组成比[n(H2)n(CO)]与CO平衡转化率的关系,则px、py、pz的大小关系是 。若此时a、b、c点对应的平衡常数分别为Ka、Kb、Kc,则Ka、Kb、Kc的大小关系为 。
19.(16分)研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题:
Ⅰ.CO可用于高炉炼铁
已知:Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=a kJ/ml
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=b kJ/ml
则反应Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH3= kJ/ml(用含a、b的代数式表示)。
Ⅱ.一定条件下,CO2和CO可以互相转化
(1)某温度下,在容积均为2 L的密闭容器甲、乙中按两种方式投入物质,发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
甲容器15 min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%,则0~15 min内平均反应速率v(CO2)= ml/(L·min),此条件下该反应的平衡常数K= 。欲使平衡后乙与甲中相同气体的体积分数相等,则w、x、y、z需满足的关系是y (填“>”“<”或“=”)z,且y= (用含x、w的式子表示)。
(2)研究表明,温度、压强对反应C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) + CO(g)+H2O(g) ΔH中C6H5CH2CH3(乙苯)的平衡转化率影响如下图所示,则ΔH (填“>”“<”或“=”)0,压强p1、p2、p3由大到小的排列顺序是 。
(3)CO可被NO2氧化,反应为CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),当温度高于225 ℃时,反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内,k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为 。
答案全解全析
专题2 化学反应速率与化学平衡
1.D H2O(l) H2O(s) ΔH<0,ΔS<0,必须在某一温度以下该过程才能自发进行。水在室温下结成冰为非自发过程,D项符合题意。
2.D 将煤块粉碎可增大反应物的接触面积,从而加快反应速率,使煤充分燃烧,A正确;啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释,B正确;将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情,C正确;催化剂不能改变平衡转化率,D错误。
3.B 该反应中只有CO是气体,该反应的平衡常数K=c(CO),A正确;温度不变,则平衡常数 K=c(CO)不变,因此当体系再次达到平衡时,CO的浓度不变,B错误;减小CO浓度,平衡正向移动,温度不变,平衡常数不变,C正确;由图像知,该反应为吸热反应,则升高温度,平衡正向移动,该反应的化学平衡常数K增大,D正确。
4.A I2易溶于苯,反应物浓度减小,平衡逆向移动,A正确;I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)为可逆反应,溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后溶液会变蓝,B错误;加水稀释,反应物和生成物浓度均减小,平衡向微粒数目增大的方向移动,即平衡逆向移动,C错误;加少量AgNO3固体,Ag+与I-生成AgI沉淀,I-浓度减小,平衡逆向移动,D错误。
5.D 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为混乱度减小的反应,ΔS<0,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可以自发进行,ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行,B错误;物质由固态变为气态,混乱度增大,熵增大,故S[H2O(g)]>S[H2O(s)],C错误;反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0、ΔH>0,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,即该反应在高温下能自发进行,低温时不能自发进行,所以该反应能否自发进行与温度有关,D正确。
6.B 该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增多,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
7.C 催化剂不改变反应的焓变,A项错误;升高温度,正、逆反应速率同时增大,B项错误;题图3中横坐标为氢气起始体积分数,a→b相当于增大氢气的浓度,合成氨平衡正向移动,但增加的氢气量大于平衡转化的氢气量,氢气的转化率减小,即a点氢气的转化率大于b点,C项正确;该反应为气体体积减小的放热反应,温度升高,氮气的平衡转化率减小,压强增大,氮气的平衡转化率增大,D项错误。
8.C 由题图可知,只加入二氧化锰时废水中有机物的残留率随时间改变基本没有降低,即 MnO2几乎不能直接降解有机物,A正确;由题图对比第二份和第三份废水中有机物残留率变化可知,加入二氧化锰后有机物残留率明显降低,因此MnO2对O3降解有催化作用,B正确;第四份加入的叔丁醇能迅速结合·OH而将·OH除去,对比第三份和第四份废水中有机物残留率变化可知,第四份有机物残留率和第三份相当,即溶液中产生的·OH降解不是该降解过程的主要途径,O3直接降解是该降解过程的主要途径,C错误、D正确。
9.B Cl2+H2O H++Cl-+HClO,饱和食盐水中含有大量Cl-,使平衡逆向移动,Cl2溶解量减小,能用勒夏特列原理解释,A项错误;(正)催化剂能加快化学反应速率,但不引起平衡移动,所以不能用勒夏特列原理解释,B项正确;工业制金属钾的反应是可逆反应,K蒸气从反应混合物中分离出来,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,C项错误;工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气使平衡2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向正反应方向移动,可以提高二氧化硫的利用率,能用勒夏特列原理解释,D项错误。
10.C 合成氨的反应为可逆反应,1.0 ml氮气和3.0 ml氢气置于1 L密闭容器不能完全反应生成氨气,所以放出的热量少于92.4 kJ,故A错误;该反应的温度不变,则平衡常数不变,故B错误;正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强平衡正向移动,氢气的转化率提高,故C正确;压强不变,通入惰性气体,反应相关物质的分压会减小,平衡会逆向移动,故D错误。
11.C 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,正反应放热,达平衡后升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,则曲线1表示逆反应速率与温度的关系,A项错误;温度恒定时,b点对应的压强较a点大,压强越大,反应速率越大,a、b两点对应的反应速率:v(a)v(正),D项错误。
12.C 起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3,等于化学计量数之比,结合题图中曲线的起始坐标,可知a为氢气的物质的量分数随温度的变化曲线,升高温度氢气的物质的量分数增大,则升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;曲线d表示的是平衡时C2H4的物质的量分数的变化,B错误;理论上C2H4与H2O的物质的量之比为1∶4,但在实际反应过程中还可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副产物,则n(C2H4)n(H2O)<14,C正确;改用选择性更好的催化剂,能减少副产物的生成,可提高C2H4的产率,D错误。
13.C 题给反应为放热反应,其他条件相同时温度越低,CO的平衡转化率越大,则T1v(d),B项错误。该反应ΔH<0,升温平衡逆向移动,K减小,又T1K(c),反应的平衡常数只与温度有关,b、d两点所处温度相同,平衡常数相同,则K(b)=K(d),C项正确。CO的平衡转化率越大,n总越小,M=m总n总越大,则M(a)>M(c),M(b)>M(d),D项错误。
14.B 其他条件不变时,温度越高,反应越快,题图中随温度的升高,反应物CO2的浓度先减小后增大,则T3时反应达平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,该反应是放热反应,A错误;题给反应ΔH<0,升高温度,平衡常数减小,Kb>Kc>Kd,B正确;b点时反应未达到平衡,则b点的逆反应速率小于T2温度下达到平衡时的反应速率,即v平衡b>v逆b,温度越高,反应速率越快,c点温度高,则平衡时的反应速率v平衡bc>d,D错误。
15.A 根据K=c(X)·c2(Y)c2(Z)·c2(W)知该反应的化学方程式为2Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g),升高温度平衡常数K增大,说明升高温度平衡正向移动,则正反应为吸热反应,A正确;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,则W的质量分数减小,B错误;增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动,C错误;升高温度,混合气体的平均相对分子质量变大,说明平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则正反应为吸热反应,D错误。
16.答案 (除注明外,每空2分)
(1)5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O 2
(2)①② 温度 产生相同体积CO2气体所需的时间
(3)产物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用(3分)
解析 (1)反应的离子方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O;每消耗1 ml H2C2O4转移2 ml电子。
(2)实验①②用来探究反应物浓度对化学反应速率的影响,实验②③用来探究温度对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定产生相同体积CO2气体所需的时间来比较化学反应速率。
(3)随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,但t1~t2时间段内反应速率变大,主要原因可能是该反应放热,使体系温度升高;产物Mn2+具有催化作用。
17.答案 (除注明外,每空2分)
(1)c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2) -90 kJ·ml-1
(2)温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH的选择性下降(4分)
(3)800 ℃时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(4分)
解析 (1)根据平衡常数计算表达式,反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2);根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅲ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则ΔH=ΔH1-ΔH3=-49 kJ·ml-1-(+41 kJ·ml-1)=-90 kJ·ml-1。
(2)反应Ⅰ为放热反应,温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH含量降低,CH3OH的选择性下降。
(3)反应Ⅱ为反应前后气体分子数减小的反应,压强改变对平衡影响较大;反应Ⅲ为反应前后气体分子数相等的反应,压强改变对平衡无影响。
18.答案 (每空2分)
(1)2a+b+c K12·K2·K3
(2)0.012 ml·L-1·min-1 0.25
(3)<
(4)px>py>pz Ka=Kb=Kc
解析 (1)根据盖斯定律,①×2+②+③得3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),则ΔH= 2ΔH1+ΔH2+ΔH3=(2a+b+c) kJ·ml-1;其平衡常数K=K12·K2·K3。
(2)根据题意,列出三段式:
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始/(ml·L-1)0.3 0.12 0 0
变化/(ml·L-1)0.060.06 0.06 0.06
平衡/(ml·L-1)0.240.06 0.06 0.06
0~5 min内v(H2O)=0.06ml·L-15min=0.012 ml·L−1·min−1;该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.06××0.06=0.25。
(3)根据“先拐先平数值大”可知,T2>T1,由题图可知,温度升高CO的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。
(4)合成甲醇的反应为气体分子数减小的反应,若H2和CO的起始组成比相同,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,则px>py>pz;平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,a、b、c三点温度相同,则Ka=Kb=Kc。
19.答案 (每空2分)
Ⅰ.2a+b3
Ⅱ.(1)0.2 1.8 = x-2w
(2)> p1>p2>p3
(3)k正k逆=K
解析 Ⅰ.已知:①Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=a kJ/ml;②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=b kJ/ml;根据盖斯定律,2×①+②3可得Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH3=2ΔH1+ΔH23=2a+b3 kJ/ml。
Ⅱ.(1)甲容器15 min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%,则转化的CO2为8 ml×75%= 6 ml,列三段式:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始浓度/(ml/L) 4 8 0 0
转化浓度/(ml/L) 3 3 3 3
平衡浓度/(ml/L) 1 5 3 3
则0~15 min内平均反应速率v(CO2)=3ml/L15min=0.2 ml/(L·min);此条件下该反应的平衡常数 K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=3×31×5=1.8;欲使平衡后乙与甲中相同气体的体积分数相等,则将乙中CO和H2O全部转化为CO2和H2,故y=z,可认为乙中气体为(w+y)ml CO2和(x+y)ml H2,同时n(CO2)∶n(H2)=8∶16=1∶2,则有(w+y)∶(x+y)=1∶2,解得y=x-2w。
(2)温度升高,有利于反应向吸热方向进行,根据题图可知,一定压强下,温度升高,乙苯的平衡转化率增大,正反应为吸热反应,故反应的ΔH>0;又反应C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) +CO(g)+H2O(g)为反应前后气体分子数增大的反应,故压强增大,平衡向逆反应方向移动,乙苯的平衡转化率减小,故p1>p2>p3。
(3)CO可被NO2氧化:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)。当温度高于225 ℃时,v正=k正· c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),平衡时v正=v逆,故k正·c(CO)·c(NO2)=k逆· c(CO2)·c(NO),k正k逆=c(CO2)·c(NO)c(CO)·c(NO2)=K。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/(ml·L-1)
体积/mL
浓度/(ml·L-1)
体积/mL
①
0.10
20
0.10
30
25
②
0.20
20
0.10
30
25
③
0.20
20
0.10
30
50
容器
投入物质
甲
8 ml CO2(g)、16 ml H2(g)
乙
w ml CO2(g)、x ml H2(g)、y ml CO(g)、z ml H2O(g)
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Mn 55。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列过程属于非自发过程的是( )
A.气体从高密度处向低密度处扩散 B.水由高处向低处流
C.煤气的燃烧 D.室温下水结成冰
2.根据化学反应速率或平衡理论,联系生产实际,下列说法错误的是( )
A.供热公司为了节能减排,将煤块粉碎,让煤充分燃烧
B.啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释
C.将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情
D.使用高效催化剂是大大提高原料平衡转化率的有效方法
3.镁可由碳真空热还原MgO制得,主要反应为C(s)+MgO(s) Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是( )
A.该反应的平衡常数K=c(CO)
B.将容器容积压缩为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO的浓度增大
C.一定温度下,减小CO浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
D.如图,当温度升高时,该反应的化学平衡常数K增大
4.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)。关于该溶液,下列说法正确的是( )
A.加入苯,平衡逆向移动 B.滴入淀粉溶液,溶液不变蓝
C.加水稀释,平衡正向移动 D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动
5.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔS>0
B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行
C.1 ml H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(g)]
6.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904 kJ·ml-1,下列有关说法正确的是( )
A.该反应的ΔS<0
B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率
C.恒温恒容时,增大压强,一定能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快
D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大
7.合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1。下列图示正确且与对应的叙述相符的是( )
A.图1表示分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图2表示t1 min时刻改变的条件是升高温度
C.图3表示一定条件下的合成氨反应中,平衡时NH3的体积分数随H2起始体积分数(N2的起始量恒定)的变化关系,图中H2转化率a点大于b点
D.图4表示N2的平衡转化率与温度和压强的关系
8.臭氧催化氧化是降解水体中有机污染物的常用方法。某科研小组研究O3降解有机物的路径:取四份废水,保持其他条件相同,第一份直接加入MnO2;第二份直接通入O3;第三份在加入一定量MnO2的同时通入O3;第四份在加入一定量MnO2与叔丁醇的同时通入O3,分别测得四份废水中有机物的残留率随时间的变化结果如图所示。
已知:①O3除直接降解有机物外,O3在溶液中能产生羟基自由基·OH,·OH也能降解水中有机物。②叔丁醇能迅速结合·OH而将·OH除去。
下列说法不正确的是( )
A.MnO2几乎不能直接降解有机物
B.MnO2对O3降解有催化作用
C.溶液中产生的·OH降解是该降解过程的主要途径
D.O3直接降解是该降解过程的主要途径
9.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.实验室可以用排饱和食盐水法收集Cl2
B.对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),使用铁触媒可加快该反应的化学反应速率
C.工业制金属钾的反应原理为Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
10.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/ml,N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.将1.0 ml氮气、3.0 ml氢气,置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJ
B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
D.保持压强不变,通入惰性气体,平衡常数不变,平衡不移动
11.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,图甲表示反应速率(v)与温度(T)的关系,图乙表示T1温度下平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲中,曲线1表示正反应速率与温度的关系
B.图乙中,a、b两点的反应速率:v(a)>v(b)
C.图甲中,d点时,混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.图乙中,c点的正、逆反应速率:v(逆)
A.ΔH>0
B.图中曲线b表示的是平衡时C2H4物质的量分数的变化
C.在实际反应中,450 K达到平衡时,n(C2H4)n(H2O)<14
D.在实际反应中,改用选择性更好的催化剂不能提高C2H4的产率
13.
用CO和H2合成CH3OH的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)
A.(NH4)2CO3捕碳的反应ΔH>0
B.Kb>Kc>Kd
C.b点的逆反应速率和c点的正反应速率的大小关系为v逆b>v正c
D.达平衡时,b、c、d点对应温度下,CO2的转化率为b>d>c
15.T ℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质,此温度下发生反应的平衡常数的表达式为K=c(X)·c2(Y)c2(Z)·c2(W),有关该平衡体系的说法正确的是( )
A.升高温度,平衡常数K增大,则正反应为吸热反应
B.增大压强,W的质量分数增加
C.增大X的浓度,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(13分)某小组利用弱酸H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。该小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积来判断反应的快慢。设计实验方案如表:
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2,MnO4-转化为Mn2+,写出该反应的离子方程式 ;每消耗1 ml H2C2O4,则反应中转移 ml电子。
(2)探究浓度对化学反应速率影响的实验编号是 ,实验②③探究 对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
(3)该小组同学发现反应速率总是如图,其中t1~t2时间段内速率增大的主要原因可能是:
a.该反应放热,使体系温度升高;
b. 。
17.(12分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
已知:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49 kJ·ml-1
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-165 kJ·ml-1
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·ml-1
(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K= 。反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH= 。
(2)以CO2、H2为原料制取CH3OH时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性[n生成(CH3OH)n反应(CO2)×100%]随温度的变化如图1所示。平衡时CH3OH的选择性随温度升高而出现如图1所示变化的原因是 。
(3)CO2催化加氢合成CH4的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始n(H2)∶n(CO2)=4时,CO2平衡转化率与温度和压强的关系如图2所示。800 ℃时,不同压强下的CO2平衡转化率趋于相等,其原因是 。
18.(14分)完成下列填空。
Ⅰ.二甲醚(CH3OCH3)是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。由合成气制备二甲醚的主要反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=a kJ·ml-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ·ml-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3=c kJ·ml-1
(1)反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·ml-1;若①、②、③平衡常数分别为K1、K2、K3,该反应的平衡常数K= (用含K1、K2、K3的式子表示)。
Ⅱ.600 ℃时,将0.6 ml CO和0.24 ml H2O通入2 L恒容密闭容器中,发生反应CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g),5 min后达到化学平衡状态,平衡后测得氢气的浓度为0.06 ml·L-1。
(2)则0~5 min内v(H2O)= ,该反应的平衡常数K= 。
Ⅲ.甲醇(CH3OH)广泛用作燃料电池的燃料,工业上可由CO和H2来合成,化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(3)图甲是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(4)一定温度下恒容容器中,分别研究在px、py、pz三种压强下合成甲醇的规律。如图乙是上述三种压强下H2和CO的起始组成比[n(H2)n(CO)]与CO平衡转化率的关系,则px、py、pz的大小关系是 。若此时a、b、c点对应的平衡常数分别为Ka、Kb、Kc,则Ka、Kb、Kc的大小关系为 。
19.(16分)研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题:
Ⅰ.CO可用于高炉炼铁
已知:Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=a kJ/ml
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=b kJ/ml
则反应Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH3= kJ/ml(用含a、b的代数式表示)。
Ⅱ.一定条件下,CO2和CO可以互相转化
(1)某温度下,在容积均为2 L的密闭容器甲、乙中按两种方式投入物质,发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
甲容器15 min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%,则0~15 min内平均反应速率v(CO2)= ml/(L·min),此条件下该反应的平衡常数K= 。欲使平衡后乙与甲中相同气体的体积分数相等,则w、x、y、z需满足的关系是y (填“>”“<”或“=”)z,且y= (用含x、w的式子表示)。
(2)研究表明,温度、压强对反应C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) + CO(g)+H2O(g) ΔH中C6H5CH2CH3(乙苯)的平衡转化率影响如下图所示,则ΔH (填“>”“<”或“=”)0,压强p1、p2、p3由大到小的排列顺序是 。
(3)CO可被NO2氧化,反应为CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),当温度高于225 ℃时,反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内,k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为 。
答案全解全析
专题2 化学反应速率与化学平衡
1.D H2O(l) H2O(s) ΔH<0,ΔS<0,必须在某一温度以下该过程才能自发进行。水在室温下结成冰为非自发过程,D项符合题意。
2.D 将煤块粉碎可增大反应物的接触面积,从而加快反应速率,使煤充分燃烧,A正确;啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释,B正确;将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情,C正确;催化剂不能改变平衡转化率,D错误。
3.B 该反应中只有CO是气体,该反应的平衡常数K=c(CO),A正确;温度不变,则平衡常数 K=c(CO)不变,因此当体系再次达到平衡时,CO的浓度不变,B错误;减小CO浓度,平衡正向移动,温度不变,平衡常数不变,C正确;由图像知,该反应为吸热反应,则升高温度,平衡正向移动,该反应的化学平衡常数K增大,D正确。
4.A I2易溶于苯,反应物浓度减小,平衡逆向移动,A正确;I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)为可逆反应,溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后溶液会变蓝,B错误;加水稀释,反应物和生成物浓度均减小,平衡向微粒数目增大的方向移动,即平衡逆向移动,C错误;加少量AgNO3固体,Ag+与I-生成AgI沉淀,I-浓度减小,平衡逆向移动,D错误。
5.D 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为混乱度减小的反应,ΔS<0,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可以自发进行,ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行,B错误;物质由固态变为气态,混乱度增大,熵增大,故S[H2O(g)]>S[H2O(s)],C错误;反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0、ΔH>0,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,即该反应在高温下能自发进行,低温时不能自发进行,所以该反应能否自发进行与温度有关,D正确。
6.B 该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增多,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
7.C 催化剂不改变反应的焓变,A项错误;升高温度,正、逆反应速率同时增大,B项错误;题图3中横坐标为氢气起始体积分数,a→b相当于增大氢气的浓度,合成氨平衡正向移动,但增加的氢气量大于平衡转化的氢气量,氢气的转化率减小,即a点氢气的转化率大于b点,C项正确;该反应为气体体积减小的放热反应,温度升高,氮气的平衡转化率减小,压强增大,氮气的平衡转化率增大,D项错误。
8.C 由题图可知,只加入二氧化锰时废水中有机物的残留率随时间改变基本没有降低,即 MnO2几乎不能直接降解有机物,A正确;由题图对比第二份和第三份废水中有机物残留率变化可知,加入二氧化锰后有机物残留率明显降低,因此MnO2对O3降解有催化作用,B正确;第四份加入的叔丁醇能迅速结合·OH而将·OH除去,对比第三份和第四份废水中有机物残留率变化可知,第四份有机物残留率和第三份相当,即溶液中产生的·OH降解不是该降解过程的主要途径,O3直接降解是该降解过程的主要途径,C错误、D正确。
9.B Cl2+H2O H++Cl-+HClO,饱和食盐水中含有大量Cl-,使平衡逆向移动,Cl2溶解量减小,能用勒夏特列原理解释,A项错误;(正)催化剂能加快化学反应速率,但不引起平衡移动,所以不能用勒夏特列原理解释,B项正确;工业制金属钾的反应是可逆反应,K蒸气从反应混合物中分离出来,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,C项错误;工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气使平衡2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向正反应方向移动,可以提高二氧化硫的利用率,能用勒夏特列原理解释,D项错误。
10.C 合成氨的反应为可逆反应,1.0 ml氮气和3.0 ml氢气置于1 L密闭容器不能完全反应生成氨气,所以放出的热量少于92.4 kJ,故A错误;该反应的温度不变,则平衡常数不变,故B错误;正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强平衡正向移动,氢气的转化率提高,故C正确;压强不变,通入惰性气体,反应相关物质的分压会减小,平衡会逆向移动,故D错误。
11.C 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,正反应放热,达平衡后升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,则曲线1表示逆反应速率与温度的关系,A项错误;温度恒定时,b点对应的压强较a点大,压强越大,反应速率越大,a、b两点对应的反应速率:v(a)
12.C 起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3,等于化学计量数之比,结合题图中曲线的起始坐标,可知a为氢气的物质的量分数随温度的变化曲线,升高温度氢气的物质的量分数增大,则升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;曲线d表示的是平衡时C2H4的物质的量分数的变化,B错误;理论上C2H4与H2O的物质的量之比为1∶4,但在实际反应过程中还可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副产物,则n(C2H4)n(H2O)<14,C正确;改用选择性更好的催化剂,能减少副产物的生成,可提高C2H4的产率,D错误。
13.C 题给反应为放热反应,其他条件相同时温度越低,CO的平衡转化率越大,则T1
14.B 其他条件不变时,温度越高,反应越快,题图中随温度的升高,反应物CO2的浓度先减小后增大,则T3时反应达平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,该反应是放热反应,A错误;题给反应ΔH<0,升高温度,平衡常数减小,Kb>Kc>Kd,B正确;b点时反应未达到平衡,则b点的逆反应速率小于T2温度下达到平衡时的反应速率,即v平衡b>v逆b,温度越高,反应速率越快,c点温度高,则平衡时的反应速率v平衡b
15.A 根据K=c(X)·c2(Y)c2(Z)·c2(W)知该反应的化学方程式为2Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g),升高温度平衡常数K增大,说明升高温度平衡正向移动,则正反应为吸热反应,A正确;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,则W的质量分数减小,B错误;增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动,C错误;升高温度,混合气体的平均相对分子质量变大,说明平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则正反应为吸热反应,D错误。
16.答案 (除注明外,每空2分)
(1)5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O 2
(2)①② 温度 产生相同体积CO2气体所需的时间
(3)产物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用(3分)
解析 (1)反应的离子方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O;每消耗1 ml H2C2O4转移2 ml电子。
(2)实验①②用来探究反应物浓度对化学反应速率的影响,实验②③用来探究温度对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定产生相同体积CO2气体所需的时间来比较化学反应速率。
(3)随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,但t1~t2时间段内反应速率变大,主要原因可能是该反应放热,使体系温度升高;产物Mn2+具有催化作用。
17.答案 (除注明外,每空2分)
(1)c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2) -90 kJ·ml-1
(2)温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH的选择性下降(4分)
(3)800 ℃时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(4分)
解析 (1)根据平衡常数计算表达式,反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2);根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅲ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则ΔH=ΔH1-ΔH3=-49 kJ·ml-1-(+41 kJ·ml-1)=-90 kJ·ml-1。
(2)反应Ⅰ为放热反应,温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH含量降低,CH3OH的选择性下降。
(3)反应Ⅱ为反应前后气体分子数减小的反应,压强改变对平衡影响较大;反应Ⅲ为反应前后气体分子数相等的反应,压强改变对平衡无影响。
18.答案 (每空2分)
(1)2a+b+c K12·K2·K3
(2)0.012 ml·L-1·min-1 0.25
(3)<
(4)px>py>pz Ka=Kb=Kc
解析 (1)根据盖斯定律,①×2+②+③得3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),则ΔH= 2ΔH1+ΔH2+ΔH3=(2a+b+c) kJ·ml-1;其平衡常数K=K12·K2·K3。
(2)根据题意,列出三段式:
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始/(ml·L-1)0.3 0.12 0 0
变化/(ml·L-1)0.060.06 0.06 0.06
平衡/(ml·L-1)0.240.06 0.06 0.06
0~5 min内v(H2O)=0.06ml·L-15min=0.012 ml·L−1·min−1;该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.06××0.06=0.25。
(3)根据“先拐先平数值大”可知,T2>T1,由题图可知,温度升高CO的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。
(4)合成甲醇的反应为气体分子数减小的反应,若H2和CO的起始组成比相同,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,则px>py>pz;平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,a、b、c三点温度相同,则Ka=Kb=Kc。
19.答案 (每空2分)
Ⅰ.2a+b3
Ⅱ.(1)0.2 1.8 = x-2w
(2)> p1>p2>p3
(3)k正k逆=K
解析 Ⅰ.已知:①Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=a kJ/ml;②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=b kJ/ml;根据盖斯定律,2×①+②3可得Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH3=2ΔH1+ΔH23=2a+b3 kJ/ml。
Ⅱ.(1)甲容器15 min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%,则转化的CO2为8 ml×75%= 6 ml,列三段式:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始浓度/(ml/L) 4 8 0 0
转化浓度/(ml/L) 3 3 3 3
平衡浓度/(ml/L) 1 5 3 3
则0~15 min内平均反应速率v(CO2)=3ml/L15min=0.2 ml/(L·min);此条件下该反应的平衡常数 K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=3×31×5=1.8;欲使平衡后乙与甲中相同气体的体积分数相等,则将乙中CO和H2O全部转化为CO2和H2,故y=z,可认为乙中气体为(w+y)ml CO2和(x+y)ml H2,同时n(CO2)∶n(H2)=8∶16=1∶2,则有(w+y)∶(x+y)=1∶2,解得y=x-2w。
(2)温度升高,有利于反应向吸热方向进行,根据题图可知,一定压强下,温度升高,乙苯的平衡转化率增大,正反应为吸热反应,故反应的ΔH>0;又反应C6H5CH2CH3(乙苯,g)+CO2(g) +CO(g)+H2O(g)为反应前后气体分子数增大的反应,故压强增大,平衡向逆反应方向移动,乙苯的平衡转化率减小,故p1>p2>p3。
(3)CO可被NO2氧化:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)。当温度高于225 ℃时,v正=k正· c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),平衡时v正=v逆,故k正·c(CO)·c(NO2)=k逆· c(CO2)·c(NO),k正k逆=c(CO2)·c(NO)c(CO)·c(NO2)=K。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/(ml·L-1)
体积/mL
浓度/(ml·L-1)
体积/mL
①
0.10
20
0.10
30
25
②
0.20
20
0.10
30
25
③
0.20
20
0.10
30
50
容器
投入物质
甲
8 ml CO2(g)、16 ml H2(g)
乙
w ml CO2(g)、x ml H2(g)、y ml CO(g)、z ml H2O(g)
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