專(zhuān)題十二 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 專(zhuān)題
【考點(diǎn)分析】
【考綱解讀】
1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。
2.了解化學(xué)平衡建立的過(guò)程。理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義,能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
【能力解讀】
能從定量的角度理解化學(xué)反應(yīng)速率的快慢、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度和化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。
【重難點(diǎn)解析】
1.化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
2.化學(xué)平衡
3.化學(xué)平衡的影響因素及其移動(dòng)
4.勒夏特列原理的應(yīng)用
5.等效平衡
6.化學(xué)平衡常數(shù)
7.化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向
【考點(diǎn)突破】
一、影響化學(xué)平衡的條件
1.濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。在其它條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度,或減小生成物的濃度,都可以使平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng);增大生成物的濃度,或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響。在其它條件不變的情況下,增大壓強(qiáng),會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)。
應(yīng)特別注意,在有些可逆反應(yīng)里,反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒(méi)有變化,如
H2(氣)+I2(氣) 2HI(氣)
1體積 1體積 2體積
在這種情況下,增大或減小壓強(qiáng)都不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。還應(yīng)注意,改變壓強(qiáng)對(duì)固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積幾乎不影響。因此平衡混合物都是固體或液體時(shí),改變壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。
3.溫度對(duì)于化學(xué)平衡的影響。在其它條件不變的情況下,溫度升高,會(huì)使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng);溫度降低,會(huì)使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動(dòng)。
4.催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響。使用催化劑不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)。由于使用催化劑對(duì)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的幅度是等同的,所以平衡不移動(dòng)。但應(yīng)注意,雖然催化劑不使化學(xué)平衡移動(dòng),但使用催化劑可影響可逆反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間。
二、化學(xué)平衡的移動(dòng)——勒沙特列原理:
1.勒沙持列原理:如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)和溫度等),平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。其中包含:①影響平衡的因素只有濃度、壓強(qiáng)、溫度三種;②原理的適用范圍是只有一項(xiàng)條件變化的情況(溫度或壓強(qiáng)或一種物質(zhì)的濃度),當(dāng)多項(xiàng)條件同時(shí)發(fā)生變化時(shí),情況比較復(fù)雜;③平衡移動(dòng)的結(jié)果只能減弱(不可能抵消)外界條件的變化。
2.平衡移動(dòng)就是一個(gè)“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新的平衡狀態(tài)”的過(guò)程。一定條件下的平衡體系,條件改變后,可能發(fā)生平衡移動(dòng)。可總結(jié)如下:
3.應(yīng)用勒沙特列原理研究平衡時(shí),注意:⑴針對(duì)平衡體系。如對(duì)一個(gè)剛開(kāi)始的氣態(tài)反應(yīng),增大壓強(qiáng)反應(yīng)總是正向進(jìn)行而不服從勒沙特列原理;⑵改變影響平衡的一個(gè)條件,可用勒沙特列原理判定移動(dòng)方向。當(dāng)有“多個(gè)”條件改變時(shí),若多個(gè)條件對(duì)平衡影響一致,則可強(qiáng)化此平衡移動(dòng),但多個(gè)條件對(duì)平衡影響相反時(shí),應(yīng)根據(jù)各條件改變對(duì)平衡影響的程度,判定移動(dòng)方向;⑶平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”這種改變,而不是“消除”。如給某平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)體系升溫10℃,由于化學(xué)反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行的結(jié)果,使反應(yīng)體系的最終溫度小于(t+10)℃。
三、判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向應(yīng)該注意的幾點(diǎn)問(wèn)題
化學(xué)平衡建立的實(shí)質(zhì)是v(正)=v(逆),故凡能不同程度地影響正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率的因素都使平衡發(fā)生移動(dòng),實(shí)際生產(chǎn)中常采用改變溫度、濃度、壓強(qiáng)(指氣體)的方法,使平衡朝著所需的方向移動(dòng),其判斷依據(jù)是勒夏特列原理。應(yīng)注意:
1.催化劑對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有影響。因?yàn)榇呋瘎┠芡瘸潭鹊馗淖冋、逆反?yīng)速率,且在速率改變的過(guò)程中,始終保持著v(正)=v(逆)。只不過(guò)催化劑的使用能使平衡及早建立。
2.對(duì)于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積不變的反應(yīng),增大壓強(qiáng)或減小壓強(qiáng)都不能使化學(xué)平衡移動(dòng),此時(shí),壓強(qiáng)改變能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,并始終保持著v(正)=v(逆)。
3.惰性氣體的加入對(duì)化學(xué)平衡的影響,要具體分析平衡物質(zhì)的濃度是否變化。如果恒溫、恒容時(shí)充入惰性氣體,雖然體系的總壓強(qiáng)增大,但沒(méi)有改變?cè)胶饣旌衔锔鹘M分的濃度,平衡不移動(dòng);如果恒溫、恒壓時(shí)充入惰性氣體,恒壓體必定增大,則平衡混合物各組分濃度減小,平衡向體積增大的方向移動(dòng)。
4.不要將平衡的移動(dòng)和速率的變化混同起來(lái)。
5.不要將平衡的移動(dòng)和濃度的變化混同起來(lái),例如別以為平衡正向移動(dòng)反應(yīng)物濃度一定減小等。
6.不要將平衡的移動(dòng)和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率高低混同起來(lái),別以為平衡正向移動(dòng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定提高。具體分析可參考下表:
反應(yīng)實(shí)例條件變化與平衡移動(dòng)方向達(dá)新平衡后轉(zhuǎn)化率變化
2SO2 +O2
2SO3(氣)+熱增大O2濃度,平衡正移SO2 的轉(zhuǎn)化率增大,O2的轉(zhuǎn)化率減小
增大SO3濃度,平衡逆移從逆反應(yīng)角度看,SO3的轉(zhuǎn)化率減小
升高溫度,平衡逆移SO2 、O2的轉(zhuǎn)化率都減小
增大壓強(qiáng),平衡正移SO2 、O2的轉(zhuǎn)化率都增大
2NO2(氣) N2O4體積不變時(shí),無(wú)論是加入NO2或者加入 N2O4NO2的轉(zhuǎn)化率都增大(即新平衡中N2O4的含量都會(huì)增大)
2HI H2+I2(氣)增大H2的濃度,平衡逆移H2的轉(zhuǎn)化率減小,I2的轉(zhuǎn)化率增大
增大HI的濃度,平衡正移HI的轉(zhuǎn)化率不變
增大壓強(qiáng),平衡不移動(dòng)轉(zhuǎn)化率不變
四、有關(guān)化學(xué)平衡圖像的知識(shí)規(guī)律
1.對(duì)有氣體參加的可逆反應(yīng),在溫度相同的情況下,壓強(qiáng)越大,到達(dá)平衡所需的時(shí)間越短;在壓強(qiáng)相同情況下,溫度越高,到達(dá)平衡所需的時(shí)間越短。
2.使用催化劑,能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,改變到達(dá)平衡所需時(shí)間,但不影響化學(xué)平衡移動(dòng)。
3.同一反應(yīng)中,末達(dá)平衡前,同一段時(shí)間間隔內(nèi),高溫時(shí)(其他條件相同)生成物含量總比低溫時(shí)生成物含量大;高壓時(shí)(其他條件相同)生成物的含量總比低壓時(shí)生成物的含量大。
4.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),生成物的物質(zhì)的量增加,但生成物的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增加。
5.化學(xué)平衡中常見(jiàn)的圖象
⑴如圖是一種既表示反應(yīng)速率變化情況,又表示平衡移動(dòng)的圖象。
當(dāng)某一物質(zhì)濃度發(fā)生變化時(shí)v’(正)或v’(逆)總有一個(gè)與 v(平)相連。在圖A中,某一瞬間v’(正)> v(平),v’(逆)= v(平),說(shuō)明正反應(yīng)速率突然變快,而逆反應(yīng)速率逐漸變大,所以圖A表示增加反應(yīng)物濃度。因v’(正)>v’(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng).
當(dāng)溫度或壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí),v’(正)或v’(逆)都與v(平)斷開(kāi)。在圖B中,v’(正)和v’(逆)都大于v(平),所以圖B表示升高溫度或增大壓強(qiáng)。因。v’(正)>v’(逆),平衡向逆反應(yīng)方向(吸熱反應(yīng)方向或氣體體積縮小方向)移動(dòng)。
當(dāng)使用催化劑或改變氣體體積不變的氣體反應(yīng)的壓強(qiáng)時(shí),v’(正)或v’(逆)都與v(平)斷開(kāi)。在圖C中v’(正)和v’(逆)都大于v(平),所以圖c表示使用正催化劑或增大體系的壓強(qiáng)。因v’(正)= v’(逆),平衡不移動(dòng)。
⑵如圖是一種討論溫度和壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的圖象。轉(zhuǎn)化率高說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);轉(zhuǎn)化率低則說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。在圖中當(dāng)討論溫度對(duì)平衡影響時(shí),需假設(shè)壓強(qiáng)不變,圖中表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);當(dāng)討論壓強(qiáng)對(duì)平衡影響時(shí),需假設(shè)溫度不變,圖中表示正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。
解化學(xué)平衡圖像題三步曲
1.看懂圖像:看圖像要五看。一看面,即看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo);二看線,即看線的走向、變化趨勢(shì);三看點(diǎn),即看曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、原點(diǎn)、極值點(diǎn)等;四看要不要作輔助線、如等溫線、等壓線;五看定量圖像中有關(guān)量的多少。
2.聯(lián)想規(guī)律:聯(lián)想外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。①先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率-時(shí)間圖上,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡,此時(shí)逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)高。②定一議二。當(dāng)圖象中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚(gè)量的關(guān)系。
3.推理判斷:結(jié)合題中給定的化學(xué)反應(yīng)和圖像中的相關(guān)信息,進(jìn)行信息提取,挖掘隱含信息、排除干擾信息、提煉有用信息,在統(tǒng)攝信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理或運(yùn)用數(shù)據(jù)計(jì)算,根據(jù)有關(guān)知識(shí)規(guī)律分析作出判斷。
【07-09高考再現(xiàn)】
1.一定溫度下可逆反應(yīng):A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g);△H<0,F(xiàn)將1mol A和2molB加入甲容器中,將4 molC和2 mol D加入乙容器中,此時(shí)控制活塞P,使乙的容積為甲的2倍,t1時(shí)兩容器內(nèi)均達(dá)到平衡狀態(tài)(如圖1所示,隔板K不能移動(dòng))。下列說(shuō)法正確的是( )
A.保持溫度和活塞位置不變,在甲中再加入1molA和2molB,達(dá)到新的平衡后,甲中C的濃度是乙中C的濃度的2倍
B.保持活塞位置不變,升高溫度,達(dá)到新的平衡后,甲、乙中B的體積分?jǐn)?shù)均增大
C.保持溫度不變,移動(dòng)活塞P,使乙的容積和甲相等,達(dá)到新的平衡后,乙中C的體積分?jǐn)?shù)是甲中C的體積分?jǐn)?shù)的2倍
D.保持溫度和乙中的壓強(qiáng)不變,t2時(shí)分別向甲、乙中加入等質(zhì)量的氦氣后,甲、乙中反應(yīng)速率變化情況分別如圖2和圖3所示(t1前的反應(yīng)速率變化已省略)
【解析】由題給反應(yīng)可知A是固體,該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)。甲容器加入1molA和2molB,乙容器加入4molC和2molD,完全轉(zhuǎn)化后得2molA和4molB,乙的體積是甲的2倍,兩者起始建立等效平衡。A項(xiàng)中,再在甲中加入1molA和2molB,相當(dāng)于在起始加入2molA和4molB,由于甲體積比乙小,甲中壓強(qiáng)加大,平衡向逆反應(yīng)方程式移動(dòng),甲中C的濃度小于乙中C的濃度的2倍,A不正確。B中溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),B的體積分?jǐn)?shù)均增大。C中使甲、乙兩容器體積相等,乙中投入量相當(dāng)于甲的2倍,乙中壓強(qiáng)增大(類(lèi)似于選項(xiàng)A),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),乙中C的體積分?jǐn)?shù)小于甲C的體積分?jǐn)?shù)的2倍。D中,甲容器中總壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)物和生成物的濃度不變,速率不發(fā)生變化,平衡不發(fā)生移動(dòng),圖2正確。乙容器中保持恒壓,體積增大,濃度減小,正、逆反應(yīng)速率都減小,體積增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,圖3正確。
答案:BD
2.等質(zhì)量的鐵與過(guò)量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng),測(cè)定在不同時(shí)間t產(chǎn)生氣體體積V的數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)繪制得到圖1,則曲線a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組別可能是( )
A.4-3-2-1B.1-2-3-4C.3-4-2-1D.1-2-4-3
【解析】化學(xué)反應(yīng)速率與溫度、濃度和固體物質(zhì)的表面積的大小有關(guān),實(shí)驗(yàn)1的鹽酸的濃度最小,反應(yīng)的溫度最低,所以化學(xué)反應(yīng)速率最慢;由于實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)溫度比實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)溫度高,所以反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)3大于實(shí)驗(yàn)2;而實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)3雖然濃度相同,但反應(yīng)的溫度不同,物質(zhì)的狀態(tài)也不相同,所以不能比較。
答案:AC
3.已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g).△H=-1025kJ/mol該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同,下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是( )
【解析】根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”的原則,選項(xiàng)A、B正確;根據(jù)升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)(即逆反應(yīng)方向移動(dòng)),可確定A、B正確;根據(jù)使用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,但對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)無(wú)影響,所以選項(xiàng)D正確。
答案:C
4.在密閉的容器中進(jìn)行如下的反應(yīng):H2(G+I(xiàn)2(g) 2HI(g),在溫度T1和T2時(shí),產(chǎn)物的量?時(shí)間的關(guān)系如下圖所示,符合圖象的正確的判斷是( )
A.T1>T2,△H>0B.T1>T2,△H<0
C.T1<T2,△H>0D.T1<T2,△H<0
【解析】根據(jù)“先拐現(xiàn)平數(shù)字大”的原則,從圖可以看出,反應(yīng)時(shí)的溫度T2>T1,且溫度越高,HI的量越少,說(shuō)明升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即該反應(yīng)的正反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),△H<0。
答案:D
5.下圖表示反應(yīng)X(g) 4Y(g)+Z(g),
△H<0,在某溫度時(shí)X的濃度隨時(shí)間變化
的曲線:
下列有關(guān)該反應(yīng)的描述正確的是( )
A.第6 min 后,反應(yīng)就終止了
B.X的平衡轉(zhuǎn)化率為85%
C.若升高溫度,X的平衡轉(zhuǎn)化率將大于85%
D.若降低溫度,v正和v逆將以同樣倍數(shù)減小
【答案】B
【解析】A項(xiàng),6min時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,但未停止,故錯(cuò);B項(xiàng),X的變化量為1-0.15=0.85mol,轉(zhuǎn)化率為0.85/1=85%,正確。?H<0,反應(yīng)為放熱,故升高溫度,平衡將逆向移動(dòng),則X的轉(zhuǎn)化率減小,C項(xiàng)錯(cuò);D項(xiàng),降溫,正、逆反應(yīng)速率同時(shí)減小,但是降溫平衡正向移動(dòng),故V正>V逆,即逆反應(yīng)減小的倍數(shù)大,錯(cuò)誤。
6.超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí),尾氣中的 會(huì)破壞臭氧層?茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的 和 轉(zhuǎn)變成 和 ,化學(xué)方程式如下:
為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題(均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響):
(1)在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的 0(填寫(xiě)“>”、“<”、“=”。
(2)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=_____________。
(3)在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。
(4)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是 。
A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積
(5)研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時(shí),增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/℃NO初始濃度/mol?L-1CO初始濃度/mol?L-1催化劑的比表面積/ m2?g-1
Ⅰ2801.20×10-35.80×10-382
Ⅱ124
Ⅲ350124
①請(qǐng)?jiān)谏媳砀裰刑钊胧S嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。
②請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中,畫(huà)出上表中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖,并標(biāo)明各條曲線是實(shí)驗(yàn)編號(hào)。
【答案】(1)< (2) 1.88×10-4mol/(L?s) (3)5000 (4)C、D
(5)①I(mǎi)I: 280、1.20×10-3、5.80×10-3
III:1.2×10-3 、5.80×10-3
②
【解析】(1)自發(fā)反應(yīng),通常為放熱反應(yīng),即?H小于0。(2)以NO計(jì)算,2s內(nèi)NO的濃度變化為(10-2.5)×10-4mol/L,V(NO)=7.5×10-4/2 =3.75×10-4mol/(L?s)。根據(jù)速率之比等于計(jì)量系數(shù)比可知,V(N2)=1/2 V(NO)=1.875×10-4mol/(L?s)。(3) =
=5000。(4)催化劑不影響平衡的移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò);該反應(yīng)放熱,故降溫平衡正向移動(dòng),NO轉(zhuǎn)化率增大,B項(xiàng)錯(cuò),C項(xiàng)正確;縮小體積,即增大壓強(qiáng),平衡向體積減小的方向運(yùn)動(dòng),即正向移動(dòng),D項(xiàng)正確。(5)本題為實(shí)驗(yàn)探究題,目的是研究溫度和催化劑的比表面積對(duì)速率的影響,研究時(shí)只能是一個(gè)變量在起作用,所以II中數(shù)據(jù)與I比較催化劑的比表面積增大了,故其他的數(shù)據(jù)應(yīng)與I完全相同;III中數(shù)據(jù)與II比較,催化劑的比表面積數(shù)據(jù)未變,但是溫度升高,故其他數(shù)據(jù)是不能改變的。實(shí)質(zhì)I、II研究是催化劑的比表面積對(duì)速率的影響,II、III研究是溫度對(duì)速率的影響。作圖,可根據(jù)先拐先平的原則,即最里面的線先達(dá)平衡,速率快,應(yīng)對(duì)應(yīng)于III(因?yàn)槠錅囟群痛呋瘎┑谋缺砻娣e是三組中最高的),II比I快,因?yàn)閮山M溫度相同,但是II中催化劑的比表面積大。
【考點(diǎn)定位】本題考查化學(xué)平衡的知識(shí),涉及反應(yīng)速率的計(jì)算,平衡常數(shù),平衡的移動(dòng)及圖象的分析。
7.一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇(催化劑為Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
根據(jù)題意完成下列各題:
⑴反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)表達(dá)式K= ,升高溫度,K值 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
⑵在500℃,從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=
⑶在其他條件不變的情況下,對(duì)處于E點(diǎn)的體系體積壓縮到原來(lái)的1/2,下列有關(guān)該體系的說(shuō)法正確的是( )
a 氫氣的濃度減少 b 正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率也加快
c 甲醇的物質(zhì)的量增加 d 重新平衡時(shí)n(H2)/n(CH3OH)增大
⑷據(jù)研究,反應(yīng)過(guò)程中起催化作用的為Cu2O,反應(yīng)體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變,原因是: (用化學(xué)方程式表示)。
【解析】從圖像可知溫度高時(shí)平衡體系中甲醇含量減少,可以推出CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反應(yīng)放熱,因此溫度升高后,K值減。粡膱D像可以看出在500℃tB時(shí)刻達(dá)到平衡,此時(shí)甲醇物質(zhì)的量為nB,反應(yīng)消耗氫氣物質(zhì)的量為2nB,可求出氫氣的平均反應(yīng)速率為2nB/3tBmol?(L?min)-1;加壓時(shí),反應(yīng)物和生產(chǎn)物濃度均增大,正逆反應(yīng)速率都加快,由勒夏特列原理可知,加壓時(shí)平衡又移,因此答案為bc;在加熱條件下CO能還原Cu2O使其減少,因此反應(yīng)體系中含有少量二氧化有利于維持Cu2O的量不變。
答案:⑴K=c(CH3OH)/c(CO)?c2(H2);減小;
⑵2nB/3tBmol?(L?min)-1;
⑶b、c;
⑷Cu2O+CO 2Cu+CO2
8.反應(yīng)A(g)+B(g) C(g) +D(g)過(guò)程中的能量變化如圖所示,回答下列問(wèn)題。
⑴該反應(yīng)是____________________反應(yīng)(填“吸熱”“放熱”);
⑵當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率______(填“增大”“減小”“不變”),原因是____________________________________________;
⑶反應(yīng)體系中加入催化劑對(duì)反應(yīng)熱是否有影響?_______________,原因是_________。
⑷在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1和E2的變化是:E1_________,E2________(填“增大”“減小、”“不變”)。
【解析】由圖可以知道,由于該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,所以該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),所以升高溫度,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,所以A的轉(zhuǎn)化率減小;當(dāng)在反應(yīng)體系中加入催化劑,能同倍數(shù)改變化學(xué)反應(yīng)速率,因此對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)無(wú)影響,即對(duì)反應(yīng)熱也無(wú)影響。因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)速率增大,所以E1和E2同時(shí)降低。
答案:⑴放熱。⑵減小;該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。⑶不影響;催化劑不改變平衡的移動(dòng)。⑷減小、減小。
【2010模擬組合】
1.一定溫度下,將4molPCl3和2molCl2充入容積不變的密閉容器中,在一定條件下反應(yīng):PCl3+Cl2 PCl5 ,各物質(zhì)均為氣態(tài)。達(dá)平衡后,PCl5為0.8mol。若此時(shí)再移走2molPCl3和1molCl2 ,相同溫度下達(dá)到平衡,PCl5的物質(zhì)的量為( )
A.0.8molB.0.4mol
C.0.4mol < x < 0.8molD.< 0.4mol
[解析]:再移走2molPCl3和1molCl2 ,和移走平衡體系氣體的一半然后擴(kuò)大體積相當(dāng),新平衡中PCl5<0.4mol .
[答案] D
2.某溫度下,將2mo1A和3mo1B充入一密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):aA(g)+B(g) C(g)+D(g),5min 后達(dá)到平衡。已知該溫度下其平衡常數(shù)K=1 ,若溫度不變時(shí)將容器的體積擴(kuò)大為原來(lái)的10倍,A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化, 則( )
A.a(chǎn)=1B.a(chǎn) =2
C.B的轉(zhuǎn)化率為40 %D.B的轉(zhuǎn)化率為60 %
[解析]:若溫度不變時(shí)將容器的體積擴(kuò)大為原來(lái)的10倍,A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化,則壓強(qiáng)不影響平衡狀態(tài),a=1;A(g)+B(g) C(g)+D(g),
起始物質(zhì)的量(mol) 2 3 0 0
變化物質(zhì)的量(mol) x x x x
平衡物質(zhì)的量(mol)2-x 3-x x x
K=1=x2/[(2-x)( 3-x)] ,X=1.2,則B的轉(zhuǎn)化率為1.2/3=40%
[答案] AC
3.某溫度下,向容積為2L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3,當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)測(cè)得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%,則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2 2SO3(g)的平衡常數(shù)為( )
A.3.2×103mol-1?LB.1.6×103mol-1?L
C.8.0×102mol-1?LD.4.0×102mol-1?L
[解析]: 2SO3(g) 2SO2(g)+O2
起始物質(zhì)的量(mol) 0.1 0 0
變化物質(zhì)的量(mol) 0.02 0.02 0.01
平衡物質(zhì)的量(mol) 0.08 0.02 0.01
K=0.005×0.012/0.042=5×10-3/16,則它的逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是1/K=3.2×103mol-1?L
[答案] A
4.向恒溫、恒容(2L)的密閉容器中充入2 mol SO2和一定量的O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);△H= -197.74 kJ?mol-1,4min后達(dá)到平衡,這時(shí)c(SO2)=0.2mol L-1,且SO2和O2的轉(zhuǎn)化率相等。下列說(shuō)法中,正確的是( )
A.2min時(shí),c(SO2)=0.6mol L-1
B.用O2表示4min內(nèi)的反應(yīng)速率為0.1mol?(L?min) -1
C.再向容器中充入1mol SO3,達(dá)到新平衡,n(SO2):n(SO3)=2:1
D.4min后,若升高溫度,平衡向逆方向移動(dòng),平衡常數(shù)K增大
[解析]:SO2和O2的轉(zhuǎn)化率相等,則起始n(SO2):n(O2)=2:1,n(O2)=1mol;
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);
起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 1 0.5 0
變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.8 0.4 0.8
平衡物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.2 0.1 0.8
由于速率不是勻速的,A錯(cuò)誤;V(O2)=0.4mol?L-1/4min=0.1mol?(L?min) -1,B正確;
正反應(yīng)放熱,升高溫度K減小,D錯(cuò);再加入1mol SO3達(dá)到新平衡,n(SO2):n(SO)小于1:4,C錯(cuò)。
[答案] B
5.(B).“碘鐘”實(shí)驗(yàn)中,3I-+ →I3- +2SO42 -的反應(yīng)速率可以用I3- 與加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時(shí)間t來(lái)度量,t越小,反應(yīng)速率越大。某探究性學(xué)習(xí)小組在20℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到的數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)編號(hào)①②③④⑤
c(I-)/ mol?L-10.0400.0800.0800.1600.120
c( )/mol?L-10.0400.0400.0800.0200.040
t/s88.044.022.044.0t1
(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是___________________________________________________。
(2)顯色時(shí)間t1=______________。
(3)溫度對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響符合一般規(guī)律,若在40 ℃下進(jìn)行編號(hào)③對(duì)應(yīng)濃度的實(shí)驗(yàn),顯色時(shí)間t2的范圍為_(kāi)_____(填字母)。
a.<22.0 s b.22.0 s~44.0 s c.>44.0 s d.?dāng)?shù)據(jù)不足,無(wú)法判斷
(4)通過(guò)分析比較上表數(shù)據(jù),得到的結(jié)論是_______________________________________。
[解析]:(1)略,(2)--(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可以知道反應(yīng)速率與反應(yīng)物起始濃度乘積成正比;t1=88.0/3s=29.3 s ;升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,若在40 ℃下進(jìn)行編號(hào)③對(duì)應(yīng)濃度的實(shí)驗(yàn),顯色時(shí)間t2<22.0 s
[答案] (1)研究反應(yīng)物I-與 的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 (2)29.3 s (3) a
(4)反應(yīng)速率與反應(yīng)物起始濃度乘積成正比(或顯色時(shí)間與反應(yīng)物起始濃度乘積成反比)
6.氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦,通過(guò)以下反應(yīng)制得:
(1)上述反應(yīng)1mol C 參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 ;(NA表示阿伏加德羅常數(shù))
(2)該反應(yīng)中的氧化劑是 ,其還原產(chǎn)物是 ;
(3)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 K = ;
(4)若知上述反應(yīng)升高溫度時(shí),其平衡常數(shù)值減小,則其反應(yīng)熱△H 零(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)若使壓強(qiáng)增大,則上述平衡向 反應(yīng)方向移動(dòng)(填“正”或“逆”);
(6)若已知CO生成速率為v (CO) = 18 mol/(L?min),則N2消耗速率為v (N2) = mol/(L?min)。
[解析]:(1)C由0價(jià)變?yōu)?2價(jià),N由0價(jià)變?yōu)?-3價(jià),Si不變價(jià),反應(yīng)1mol C 參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量2mol;
(3)配平后再寫(xiě)出,SiO2 、C 和 Si3N4為固體,
(4)升溫,K減小,逆向移動(dòng),逆向吸熱;△H<0
(6)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比;v (N2) =6mol/(L?min)。
[答案]
(1)2NA
(2)N2,Si3N4
(3) (或)
(4)小于
(5)逆
(6)6
7.在密閉容器中,將1.0 mol CO與1.0 mol H2O混合加熱到800℃,發(fā)生下列反應(yīng):CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。一段時(shí)間后該反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.5 mol。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.800℃下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.25
B.427℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為9.4,則該反應(yīng)的△H<0
C.同溫下,若繼續(xù)向該平衡體系中通入1.0 mol的H2O(g),則平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為66.7%
D.同溫下,若繼續(xù)向該平衡體系中通入1.0 mol的CO(g),則平衡時(shí)CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為66.7%
[解析]: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。
起始物質(zhì)的量(mol) 1.0 1.0 0 0
變化物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5 0.5 0.5
800℃下K=1 ;因?yàn)?27℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為9.4,所以降低溫度K增大,平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,正反應(yīng)吸熱,△H<0;
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。
起始物質(zhì)的量(mol) 1.0 2.0 0 0
變化物質(zhì)的量(mol) a a a a
平衡物質(zhì)的量(mol) 1-a 2-a a a
根據(jù)K不變,a=0.667,
[答案]BC
8.現(xiàn)代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類(lèi)。火法煉鋅是將閃鋅礦(主要含ZnS)通過(guò)浮選、焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅,再把氧化鋅和足量焦炭混合,在鼓風(fēng)爐中加熱至1373 ∽1573K ,使鋅蒸餾出來(lái)。主要反應(yīng)為:
焙燒爐中:2ZnS+302=2ZnO+ 2S02 ①
鼓風(fēng)爐中:2C+02=2CO ② ZnO(s)+CO(g) Zn(g)+C02 (g)③
假設(shè)鼓風(fēng)爐體積固定且密閉,隨反應(yīng)的進(jìn)行鼓風(fēng)爐內(nèi)不同時(shí)間氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度(mol/L)如下表
反應(yīng)進(jìn)行時(shí)間/minCOZnCO2
00.1100
20.10.010.01
30c1C2C2
35c1C2C2
(l)若保持溫度不變,在鼓風(fēng)爐中增大CO的濃度,K值 填“增大’、“減小”或“不變”);
(2)已知:該溫度時(shí),化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0,則表中c1= (寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程) (3)通過(guò)改變反應(yīng)條件,使焙燒爐中反應(yīng)①的ZnO幾乎完全被CO還原,焙燒爐和鼓風(fēng)爐消耗的O2的體積比不超過(guò) 。
(4)若起始濃度不變,通過(guò)改變反應(yīng)條件,達(dá)平衡時(shí)鼓風(fēng)爐中反應(yīng)③CO的轉(zhuǎn)化率為80%,此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ,此時(shí)焙燒爐和鼓風(fēng)爐消耗的O2的體積比大于 。
[解析]:(2)由表中數(shù)據(jù)分析可知,反應(yīng)③進(jìn)行至30min時(shí),反應(yīng)③達(dá)到平衡狀態(tài);故cl濃度為CO的平衡濃度。
[答案]
(l)不變;(2) 0.01mol/L
(3) 3:l ; (4) 0.352 ;12:5 或2.4
9.以CO、H2和CH2=CH2為原料,利用上題信息,通過(guò)反應(yīng)①可制取丙醛, 丙醛經(jīng)反應(yīng)②(加氫加成)可生成正丙醇、經(jīng)反應(yīng)③(催化氧化)可生成丙酸。由正丙醇和丙酸經(jīng)反應(yīng)④(酯化反應(yīng))生成丙酸正丙酯。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算回答下列問(wèn)題:
⑴ 理論上生產(chǎn)3.0 kg正丙醇至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣 L;
⑵ 由于副反應(yīng)的發(fā)生,生產(chǎn)中反應(yīng)①、反應(yīng)②、反應(yīng)③的產(chǎn)率分別為a、a、b,且a<b。若反應(yīng)④中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率均為70%。則(計(jì)算結(jié)果請(qǐng)用含a、b的代數(shù)式表示):
① 以2.8×103kg乙烯為原料,當(dāng)反應(yīng)②、反應(yīng)③中丙醛的投料比為1∶1時(shí),通過(guò)上述4步反應(yīng)最多可制得丙酸正丙酯 kg;
② 反應(yīng)④中增加正丙醇的投料并保持正丙醇的轉(zhuǎn)化率不變,可以使丙酸的轉(zhuǎn)化率提高20%,此時(shí)反應(yīng)②和反應(yīng)③中丙醛的投料比應(yīng)為多少?
[解析]:(1)略,(2) ② 設(shè)反應(yīng)②中丙醛的物質(zhì)的量為x,反應(yīng)③中丙醛的物質(zhì)的量為y
則:CH3CH2CHO+H2→CH3CH2CH2OH
x ax
2CH3CH2CHO+O2→2CH3CH2COOH
y by
根據(jù)CH3CH2CH2OH+CH3CH2COOH CH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O
可知,當(dāng)丙酸的轉(zhuǎn)化率增加20%時(shí),消耗的丙醇應(yīng)為by(0.7+0.2)=0.9 by
應(yīng)有:0.7 ax=0.9 by
即: x∶y=9b∶7a
[答案]⑴ 2.24×103 ⑵ ① 4.06a2 ② 9b∶7a
10.黃鐵礦(主要成分為FeS2)是工業(yè)制取硫酸的重要原料,其煅燒產(chǎn)物為SO2和Fe3O4。
(1)將0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容積為1 L的密閉容器中,反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定條件下達(dá)到平衡,測(cè)得c(SO3)=0.040 mol/L。計(jì)算該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。
(2)已知上述反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí),在體積不變的條件下,下列措施中有利于提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率的有 (填字母)
(A)升高溫度 (B)降低溫度 (C)增大壓強(qiáng)
(D)減小壓強(qiáng) (E)加入催化劑 (G)移出氧氣
(3)SO2尾氣用飽和Na2SO3溶液吸收可得到重要的化工原料,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。
(4)將黃鐵礦的煅燒產(chǎn)物Fe3O4溶于H2SO4后,加入鐵粉,可制備FeSO4。酸溶過(guò)程中需保持溶液足夠酸性,其原因是__________________________________________________。
【解析】:
(1): 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
起始濃度/ mol?L-1 0.050 0.030 0
平衡濃度/ mol?L-1 (0.050-0.040) (0.030-0.040/2) 0.040
= 0.010 = 0.010
所以,K = = = 1.6×103 mol?L-1。(不帶單位計(jì)算也得分)
??(SO2) = ×100% = 80% 。
【答案】:(1)1.6×103 mol?L-1, 80% ; (2)B、C。 (3)SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3。
(4)抑制Fe2+、Fe3+的水解,防止Fe2+被氧化成Fe3+。
11.在密閉容器中,用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生如下反應(yīng)
A(g)+2B(g) 2C(g),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),A和B物質(zhì)的量之和與C物質(zhì)的量相等,則這時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為
A 40% B、50% C、60% D、70%
【解析】一看到化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算很容易馬上聯(lián)想到解化學(xué)平衡計(jì)算題的一般解法“列三量填對(duì)空”。若抓住題給的隱含信息“用等物質(zhì)的量的A和B”來(lái)一個(gè)順手牽羊就很容易解題。A與B在化學(xué)方程式中計(jì)量數(shù)之比為1:2,B全部轉(zhuǎn)化A也只能轉(zhuǎn)化50%;在化學(xué)平衡中不可能100%的轉(zhuǎn)化,所以A的轉(zhuǎn)化率只能少于50%。
【答案】:A
12. 1mol X跟a mol Y在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+a Y(g) b Z(g) 反應(yīng)達(dá)到平衡后,測(cè)得X的轉(zhuǎn)化率為50%。而且,在同溫同壓下還測(cè)得反應(yīng)前混合氣體的密度是反應(yīng)后混合氣體密度的3/4,則a和b的數(shù)值可能是:( )
A.a(chǎn)=1,b=1 B.a(chǎn)=2,b=1
C.a(chǎn)=2,b=3 D.a(chǎn)=3,b=3
【解析】 X(g) +a Y(g) b Z(g)
起始物質(zhì)的量(mol) 1 a 0
變化物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
平衡物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5a 0.5b
同溫同壓下密度之比等于物質(zhì)的量的反比:(1+a):(0.5+.05a+0.5b)=4:3,a+1=2b .
【答案】:A
13.【皖南八校2009屆高三第二次聯(lián)考12月】一種“人工固氮”的新方法是在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)生成NH3:N2+ 3H2O 2NH3+ O2.
進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表(反應(yīng)時(shí)間3 h):
T/℃304050
生成NH3量/(10 mo1)4.85.96.0
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)50℃時(shí)從開(kāi)始到3 h內(nèi)以O(shè)2物質(zhì)的量變化表示的平均反應(yīng)速率為 mol/min。
(2)該反應(yīng)過(guò)程與能量關(guān)系可用右圖表示.完成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(3)與目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請(qǐng)?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議: 。
(4)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3 H2(g) 2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充人0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí),NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%。
① 該條件下反應(yīng)2NH3(g) N2(g)十3H2(g)的平衡常數(shù)為 。
② 相同條件下,在另一相同容器中充人a mol N2(g)和b mo1 H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得容器中NH3為0.8 mo1,H2為2.0 mol,則 , 。
[解析]::(1)
(4)① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始 /mol 0.80 1.60 0
轉(zhuǎn)化 /mol 3 2
平衡n/mol 0.80— 1.60一3 2
解得:
則
② 由溫度相同知 設(shè)平衡時(shí)N2物質(zhì)的量為
由等效轉(zhuǎn)化可求起始時(shí)N2、H2的物質(zhì)的量。
[答案] (1)2.5×l0
(2)N2(g)+3H2O(1) 2NH3(g)+ O2(g)
(3)升高溫度;加壓;不斷移出生成物脫離反應(yīng)體系(合理均可)
(4)①0.9375 ②0.7 (2分)3.2
14.已知反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0。某溫度下,將2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖甲所示。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.由圖甲知,A點(diǎn)SO2的平衡濃度為0.4 mol?L-1
B.由圖甲知,B點(diǎn)SO2、O2、SO3的平衡濃度之比為2:1:2
C.達(dá)平衡后,縮小容器容積,則反應(yīng)速率變化圖像可以用圖乙表示
D.壓強(qiáng)為0.50 MPa時(shí)不同溫度下SO2轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如丙圖,則T2>T1
【解析】: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H<0。
起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.2 0.1 0
變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.16 0.08 0.16
平衡物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.04 0.02 0.16
則AB錯(cuò)誤;加壓平衡右移,C正確;溫度高建立平衡需要時(shí)間短,D錯(cuò)誤。
【答案】:C
15.(8分)在密閉容器中,將0.020 mol?L-1 CO和H2O(g)混合加熱到773K時(shí),達(dá)到下列平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),已知該反應(yīng)的K = 9,求CO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。
【解析】:設(shè)CO的轉(zhuǎn)化濃度為x mol?L-1,則
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始濃度(mol?L-1) 0.020 0.020 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol?L-1) x x x x
平衡濃度(mol?L-1)0.020-x 0.020-x x x
將平衡濃度數(shù)值代入平衡常數(shù)表達(dá)式中得 ,(2分)解得x=0.0150。
因此平衡時(shí)CO的濃度為0.020-x=0.005 mol?L-1,其轉(zhuǎn)化率為α(CO) =
【答案】:[CO]=0.005 mol?L-1 α(CO)=75%
16.〖桂林市十八中高三第2次月考〗一定條件下,體積為10L的密閉容器中,1molX和1molY進(jìn)行反應(yīng): 2X(g)+Y(g) Z(g),經(jīng)60s達(dá)到平衡,生成0.3molZ。下列說(shuō)法正確的是( )
A.將容器體積變?yōu)?0L,Z的平衡濃度變?yōu)樵瓉?lái)的
B.以X濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.001mol/(L?S)
C.若增大壓強(qiáng),則物質(zhì)Y的轉(zhuǎn)化率減小
D.若升高溫度,X的體積分?jǐn)?shù)增大,則該反應(yīng)的△H>0
[解析]: 2X(g) + Y(g) Z(g),
起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.1 0.1 0
變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.06 0.03 0.03
平衡物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.04 0.07 0.03
將容器體積變?yōu)?0L,平衡左移,Z的平衡濃度小于原來(lái)的 ,A錯(cuò);
V(X)=0.06 mol?L-1/60s=0.001mol/(L?S),B正確;加壓Y轉(zhuǎn)化率增大,C錯(cuò);若升高溫度,X的體積分?jǐn)?shù)增大,平衡左移,正反應(yīng)放熱,D錯(cuò)。
[答案] B
17.在一定溫度時(shí),將1 mol A和2 mol B放入容積為5 L的某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):A (s)+2B(g) C(g)+2D(g),經(jīng)5 min后,測(cè)得容器內(nèi)B的濃度減少了0.2 mol?L-1。下列敘述不正確的是( )
A.在5 min內(nèi)該反應(yīng)用C的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.02 mol?(L?min)-1
B.5 min時(shí)容器內(nèi)氣體總的物質(zhì)的量為3 mol
C.在5 min時(shí),容器內(nèi)D的濃度為0.2 mol?L-1
D.當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持恒定時(shí),該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
[解析]: A (s) + 2B(g) C(g) + 2D(g),
起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.4 0 0
變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.2 0.1 0.2
5 min時(shí)物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.2 0.1 0.2
V(C)=0.1 mol?L-1/5 min=0.02 mol?(L?min)-1,A正確;反應(yīng)過(guò)程中氣體的物質(zhì)的量增多,B不正確;根據(jù)上述數(shù)據(jù)和方程式的特點(diǎn)CD正確
[答案] B
18.某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的氣體A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng):A(g)+xB(g) 2C(g),達(dá)到平衡后,只改變反應(yīng)的一個(gè)條件,測(cè)得容器中物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的如下圖所示。下列說(shuō)法中正確是( )
A.30min時(shí)降低溫度,40min時(shí)升高溫度
B.8min前A的平均反應(yīng)速率為0.08mol?(L?s)-1
C.反應(yīng)方程式中的x=l,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
D.20min~40min間該反應(yīng)的平衡常數(shù)均為4
[解析]:根據(jù)圖像同時(shí)間內(nèi)AB的濃度變化量,則X=1;A錯(cuò),因?yàn)榻档蜏囟龋胶鉅顟B(tài)要變化;B錯(cuò),因?yàn)閱挝诲e(cuò)誤;根據(jù)前一個(gè)圖像A、B、C的物質(zhì)的量濃度變化,40min時(shí)是減小壓強(qiáng),無(wú)法判斷正反應(yīng)吸熱還是放熱,C錯(cuò);K=2×2/(1×1×1)=4
[答案] D
19.某溫度下,在一容積不變的密閉容器中,A(g)+2B(g) 3C(g)達(dá)到平衡時(shí),A.B和C的物質(zhì)的量分別為3mol、2mol和4mol,若溫度不變,向容器內(nèi)的平衡混合物中再加入A、C各lmol,此時(shí)該平衡移動(dòng)的方向?yàn)椋?)
A.向左移動(dòng)B.向右移動(dòng)C.不移動(dòng)D.無(wú)法判斷
[解析]: A(g) + 2B(g) 3C(g)
原物質(zhì)的量濃度(mol/L) 3/V 2/V 4/V
K=16/3 , Q= (5/V)3/[(4/V)(2/V)2]=125/16>K, 平衡左移。
[答案] A
20.可逆反應(yīng)Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g),在溫度938K時(shí),平衡常數(shù)K=1.47,在1173K時(shí),K=2.15
(1)寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式____________________
(2)若該反應(yīng)在體積固定的密閉容器中進(jìn)行,在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài),如果改變下列條件再達(dá)平衡后(選填“增大”、“減小”、“不變”)
①升高溫度,CO2的平衡濃度__________,②再通入CO2,CO2的轉(zhuǎn)化率___________, ③增大容器的體積,混和氣體的平均分子量_________。
(3)該反應(yīng)的逆速率隨時(shí)間變化情況如圖:
①?gòu)膱D中看到,反應(yīng)在t2時(shí)達(dá)平衡,在t1時(shí)改變了某種條件,改變的條件可能是_______________(填序號(hào),答案可能不止一個(gè))
a.升溫 b.增大CO2的濃度c.使用催化劑 d.增壓
②如果在t3時(shí)再增加CO2的量,t4時(shí)反應(yīng)又處于新平衡狀態(tài),請(qǐng)?jiān)趫D上畫(huà)出t3~t5時(shí)間段的v逆變化曲線。
(4)能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是 。
A、容器內(nèi)壓強(qiáng)不變了 B、c(CO)不變了
C、v正(CO2)=v逆(CO ) D、c(CO2)=c(CO)
[解析]:(2)根據(jù)數(shù)據(jù),升高溫度K增大,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則升高溫度,平衡右移,CO2的平衡濃度減;再通入CO2,相當(dāng)于加壓,平衡不移動(dòng),轉(zhuǎn)化率不變;增大容器的體積,平衡不移動(dòng),混和氣體的平均分子量不變。
(3)t1處在建立平衡的過(guò)程中,①a、c、d都可能;B、C
[答案]
(1)k= ; (2)減小, 不變, 不變
(3)①a、c、d; ②
(4)B、C
21.硫酸是重要的化工原料,其中合成SO3是制硫酸的重要步驟。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)下列關(guān)于反應(yīng)2SO2+O2 2SO3 △H <0的說(shuō)法正確是 (填字母)
A.升溫可以加快合成SO3的速率同時(shí)提高SO2的轉(zhuǎn)化率
B.尋找常溫下的合適催化劑是未來(lái)研究的方向
C.由于△H<0,△S<0,故該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
D.當(dāng)SO2的濃度保持不變時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
E.當(dāng)νo2生成=2νSO3消耗時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
(2)將0.050 mol SO2和0.030 molO2充入容積為1L的密閉容器中,反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡,測(cè)得反應(yīng)后容器壓強(qiáng)縮小到原來(lái)壓強(qiáng)的75%,則該條件下SO 2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______;該條件下的平衡常數(shù)為_(kāi)_________。
(3)若當(dāng)(2)中反應(yīng)在530℃下達(dá)到平衡后,恒溫下將容器容積從1L縮小到 L,則平衡向_____(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng)。請(qǐng)結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)說(shuō)明平衡移動(dòng)的原因,要求寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程。
【解析】: (1)BD
(2) 起始和平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量之比為1:0.75,平衡時(shí)0.08×0.75=0.06mol,
2SO2 + O2 2SO3 △n
2 1 2 1
0.04mol 0.02mol 0.04mol 0.02mol
則該條件下SO 2的轉(zhuǎn)化率為0.04mol/0.05moL=80%
C2(SO3) (0.040)2
K = ---------------- = ----------------- = 1.6×103
C2(SO2)?C(O2) (0.010)2×0.010
(3)正; 當(dāng)恒溫下,容器容積從1L縮小到 L時(shí),
C2(SO3) (0.080)2
-------------- = ---------------- = 8×102 < K=1.6×103
C2(SO2)?C(O2) (0.020)2×0.020
所以平衡將正向移動(dòng)達(dá)到平衡。
【答案】:(1)BD (2)80%,1.6×103(3)正;見(jiàn)解析
22.將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣(忽略CO2)放入一定體積的密閉容器中,550℃時(shí),在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):2SO2+O2 2SO3(正反應(yīng)放熱)。反應(yīng)達(dá)到平衡后,將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液,氣體體積減少了21.28L;再將剩余氣體通過(guò)焦性沒(méi)食子酸的堿性溶液吸收O2,氣體的體積又減少了5.6L(以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 。(填字母)
a.SO2和SO3濃度相等 b.SO2百分含量保持不變
c.容器中氣體的壓強(qiáng)不變 d.SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等
e.容器中混合氣體的密度保持不變
(2)欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是 。(填字母)
a.向裝置中再充入N2 b.向裝置中再充入O2
c.改變反應(yīng)的催化劑 d.升高溫度
(3)求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率(用百分?jǐn)?shù)表示)。(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)
(4)若將平衡混合氣體的5%通入過(guò)量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?(不要求過(guò)程)
【解析】:
(3)消耗的O2物質(zhì)的量:
生成的SO3物質(zhì)的量:
SO2和SO3的物質(zhì)的量和:
反應(yīng)前的SO2物質(zhì)的量:
SO2的轉(zhuǎn)化率:
(4)在給定的條件下,溶液呈強(qiáng)酸性,BaSO3不會(huì)沉淀。因此BaSO4的質(zhì)量
【答案】:(1)bc ; (2)b (3)94.7% ;(4)10.5g
23.【天津市漢沽一中2010高三第四次月化學(xué).25】水煤氣 (主要成分:CO、H2 ) 是重要燃料和化工原料,可用水蒸氣通過(guò)熾熱的炭層制得:
C (s) + H2O(g)?CO (g) +H2 (g);△H =+131.3kJ?mol-1
(1)某溫度下,四個(gè)容器中均進(jìn)行著上述反應(yīng),各容器中炭足量,其它物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表所示。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)表中相應(yīng)的空格。
容器編號(hào)c(H2O)/mol?L-1c(CO)/mol?L-1c(H2)/mol?L-1V正、V逆比較
I0.060.600.10V正=V逆
II0.060.500.40?
III0.120.400.80V正
(2)另有一個(gè)容積可變的密閉容器。恒溫恒壓下,向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸氣 (H216O),發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),容器的體積變?yōu)樵瓉?lái)的1.25 倍。平衡時(shí)水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為 ;向該容器中補(bǔ)充 a mol 炭,水蒸氣的轉(zhuǎn)化率將 (填 “增大”、“減小”、“不變”),再補(bǔ)充 a mol 水蒸氣 (H218O), 最終容器中C16O和C18O 的物質(zhì)的量之比為 。
(3)己知:C (s) + O2(g)=CO (g);△H = -110.5kJ?mo1-1
CO(g) + O2(g) =CO2 (g);△H =-283.0 kJ?mo1-1
H2 (g) + O2 (g) =H2O (g);△H = -241.8kJ?mo1-1
那么,將2.4 g 炭完全轉(zhuǎn)化為水煤氣,然后再燃燒,整個(gè)過(guò)程△H = kJ?mo1-1
【解析】(1)由I容器可知K=0.1×0.6/0.06=1;II中,Q=0.4×0.5/0.06=10/3>K,平衡左移,V正
1 1 1 1
消耗 0.25mol 0.25mol 0.25mol 0.25mol
平衡時(shí)水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為25% ;木炭是固體,加入木炭不影響平衡;再補(bǔ)充 a mol 水蒸氣 (H218O),相當(dāng)于加壓,兩種CO的物質(zhì)的量之比等于兩種水的物質(zhì)的量之比。
(3)根據(jù)蓋斯定律:整個(gè)過(guò)程和2.4 g 炭完全燃燒放出的熱量相等,n(C)=0.2mol;
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H =-393.5 kJ?mo1-1
Q=0.2mol×393.5 kJ?mo1-1=78.7 kJ
【答案】:(1)
V正 < V逆
0.40
(2)25%;不變;1:a; (3)-78.7
24.(10分)一種“人工固氮”的新方法是在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)生成NH3:N2+ 3H2O 2NH3+ O2.
進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表(反應(yīng)時(shí)間3 h):
T/℃304050
生成NH3量/(10 mo1)4.85.96.0
請(qǐng)回答下列問(wèn)題
(1)50℃時(shí)從開(kāi)始到3 h內(nèi)以O(shè)2物質(zhì)的量變化表示的平均反應(yīng)速率為 mol/min。
(2)該反應(yīng)過(guò)程與能量關(guān)系可用右圖表示.完成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(3)與目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請(qǐng)?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議: 。
(4)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3 H2(g) 2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充人0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí),NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%。
① 該條件下反應(yīng)2NH3(g) N2(g)十3H2(g)的平衡常數(shù)為 。
② 相同條件下,在另一相同容器中充人a mol N2(g)和b mo1 H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得容器中NH3為0.8 mo1,H2為2.0 mol,則 。
【答案】:.(1)2.5×l0
(2)N2(g)+3H2O(1) 2NH3(g)+ O2(g)
(3)升高溫度;加壓;不斷移出生成物脫離反應(yīng)體系(合理均可)
(4)①0.9375 (1分)②0.7
25.(9分)在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下:
t℃70080085010001200
K2.61.71.00.90.6
(1)K的表達(dá)式為: ;
(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為 反應(yīng)(“吸熱”或“放熱”);
(3)能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是:
A.容器中壓強(qiáng)不變 B.混合氣體中CO濃度不變
C.v(H2)正 = v(H2O)逆 D.c(CO2) = c(CO)
(4)在850℃時(shí),可逆反應(yīng):CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g),在該容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下:
時(shí)間/minCO2 (mol/L)H2 (mol/L)CO (mol/L)H2 O ( mol/L)
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
計(jì)算:3min—4min達(dá)到平衡時(shí)CO的平衡濃度c3和CO2 (g)的轉(zhuǎn)化率,要求寫(xiě)出簡(jiǎn)單的計(jì)算過(guò)程(c3精確到小數(shù)點(diǎn)后面三位數(shù))。
【解析】(1)--(3)略,(4)設(shè)3min—4min達(dá)到平衡時(shí)CO、H2 O的平衡濃度為c3, 則CO2 、H2的平衡濃度分別為0.200-c3和0.300- c3
根據(jù): K= c3?c3/(0.200-c3)?(0.300-c3)= 1
c3=0.120mol/L
CO2 (g)的轉(zhuǎn)化率 : 0.120/0.2×100% = 60%
【答案】:(1) ;;(2)放熱; (3)B、C;(4) 60%
26.已知 :
反應(yīng)①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ?mol-1。
②4NH3+5O2=====4NO+6H2O
(1)在500℃、2.02×107Pa和鐵催化條件下向一密閉容器中充入1molN2和3molH2,充分反應(yīng)后,放出的熱量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ,理由是________ _________;
(2)為有效提高氫氣的轉(zhuǎn)化率,實(shí)際生產(chǎn)中宜采取的措施有____________;
A.降低溫度 B.最適合催化劑活性的適當(dāng)高溫
C.增大壓強(qiáng)D.降低壓強(qiáng)
E.循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?F.及時(shí)移出氨
(3)反應(yīng)② 的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=________________,當(dāng)溫度升高時(shí),K值______(填“增大”、“減小”或“無(wú)影響”);
(4)在0.5L的密閉容器中,加入2.5mol N2 和 7.5mol H2,當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)出平衡混合氣的總物質(zhì)的量為6 mol,求平衡時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)
【解析】:(1)< , 在1atm和298K條件下,1mol氮?dú)夂?mol氫氣完全反應(yīng)生成2mol氨氣,放出92.4kJ熱量,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不能全部變?yōu)樯晌;又因(yàn)榉磻?yīng)溫度為500℃,所以放出的熱量小于92.4kJ;
(2)CEF(3) K= 減小
(4)設(shè)充入氮?dú)鉃閤mol,則有:
N2 + 3H2 2NH3
起始 2.5mol 7.5mol 0
變化 Xmol 3Xmol 2Xmol
平衡 (2.5-X)mol (7.5-3X) mol 2Xmol
(2.5-X)+ (7.5-3 X) +2X=6 X=2
氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率=2 mol÷2.5 mol×100%=80%
【答案】:見(jiàn)解析。
27. 下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程。
(1)吸收塔C中通入空氣的目的是 。
A、B、C、D四個(gè)容器中的反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng)的是 (填字母)。
(2)已知:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H= 一1266.8kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +180.5 kJ/mol
寫(xiě)出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式: ,
氨催化氧化反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K= 。
(3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= 一92 kJ/mol。
為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率,宜采取的措施有 。(填字母)
A.升高溫度 B.使用催化劑
C.增大壓強(qiáng)D.循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?
E.及時(shí)移出氨
(4)在一定溫度和壓強(qiáng)下,將H2和N2按3∶1(體積比)在密閉容器中混合,當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得平衡混合氣中NH3的氣體體積分?jǐn)?shù)為17.6%,此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為 。
【解析】:(1)4NO+3O2+2H2O=4HNO3,氧氣可以氧化NO,使之被完全吸收;
(2)根據(jù)蓋斯定律,聯(lián)立兩個(gè)方程式可得,4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g),
ΔH=-905.8KJ/mol ;K=c4(NO) c6(H2O)/c4(NO2) c5(O2) ;
(3)CDE都可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。
(4) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始物質(zhì)的量(mol) 1 3 0
變化物質(zhì)的量(mol) x 3x 2x
平衡物質(zhì)的量(mol) 1-x 3-3x 2x
2x/(4-2x)= 17.6%,x=0.32
則H2的轉(zhuǎn)化率為0.32×3/3=32%
【答案】: (1)使NO充分氧化為NO2;ABC。
(2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g),ΔH=-905.8KJ/mol
K=c4(NO) c6(H2O)/c4(NO2) c5(O2)(3)CDE。(4)32%
28.黃鐵礦(主要成分為FeS2)是工業(yè)制取硫酸的重要原料,其煅燒產(chǎn)物為SO2和Fe3O4。
(1)將0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容積為1L的密閉容器中,反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定條件下達(dá)到平衡,測(cè)得c(SO3)=0.040mol/L。計(jì)算該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。
(2)已知上述反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí),在體積不變的條件下,下列措施中有利于提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率的有 (填字母)
A 升高溫度 B 降低溫度 C 增大壓強(qiáng)
D 減小壓強(qiáng) E 加入催化劑 G 移出氧氣
(3)SO2尾氣用飽和Na2SO3溶液吸收可得到更要的化工原料,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
。
(4)將黃鐵礦的煅燒產(chǎn)物Fe3O4溶于H2SO4后,加入鐵粉,可制備FeSO4。酸溶過(guò)程中需保持溶液足夠酸性,其原因是 。
【解析】: (1) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.050 0.030 0
變化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.04 0.02 0.04
平衡物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.01 0.01 0.04
K=0.04×0.04/(0.01×0.01×0.01)=1600 ; SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.04/0.05=80% ;
(2)---(4)見(jiàn)答案。
【答案】:
(1)1.6×103L/mol 80%
(2)B、C
(3)SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3
(4)抑制Fe2+、Fe3+的水解,防止Fe2+被氧化成Fe3+
29.在一容積為2L的密閉容器中加入1molA和3molB,保持溫度為20℃,在催化劑存在的條件下進(jìn)行下列反應(yīng):A(g)+2B(g) 3C(g),達(dá)平衡后生成0.5 mol C,平衡混合氣中C的體積分?jǐn)?shù)為ω;若將溫度升高到50℃后,其他條件均不變,當(dāng)反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí),C的物質(zhì)的量為1.2 mol。問(wèn):
(1)20℃時(shí),平衡混合氣中C的體積分?jǐn)?shù)ω= ,該反應(yīng)的平衡常數(shù)
K= (保留三位有效數(shù)字);
(2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而 (填“增大”、“減少”或“不變”),該反應(yīng)的焓變△H 0(填“>”、“<”或“=”);
(3)20℃時(shí),若在同一容器中加入2molA和6molB,達(dá)平衡后,C的物質(zhì)的量為 mol,此時(shí)平衡混合氣中C的體積分?jǐn)?shù) (填“增大”、“減少”或“不變”);
(4)20℃時(shí),若在同一容器中加入1molA、5molB和 mol C,則平衡混合氣中C的體積分?jǐn)?shù)仍為ω,平衡時(shí)體系中A的物質(zhì)的量濃度為 mol?L-1。
【解析】: A(g) + 2B(g) 3C(g)
起始物質(zhì)的量(mol) 1 3 0
變化物質(zhì)的量(mol) 0.5/3 1/3 0.5
平衡物質(zhì)的量(mol) 5/6 2/3 0.5
ω=0.5/4=12.5% ;K=0.253/[(2/6)2×(5/12)]=27/80 ;
升高溫度,平衡右移,K增大,△H>0 ,
根據(jù)方程式的特點(diǎn):增大壓強(qiáng)不影響平衡,體積分?jǐn)?shù)不變,物質(zhì)的量增大一倍。
(4) A(g) + 2B(g) 3C(g)
起始物質(zhì)的量(mol) 1 5 x
(x/3+1):(2x/3+5 )=1:3 ,x=6; 總物質(zhì)的量是12moL,n(C)=12 mol×0.125=1.5mol,
n(A)=(3-0.5)mol=2.5mol, C(A) =1.25mol/L
【答案】:⑴ 0.125 4.69 ⑵增大 > ⑶1 不變 (4)6 ,1.25
四、2010年高考預(yù)測(cè)
預(yù)測(cè)1。I.某溫度下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中,反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)達(dá)到平衡時(shí),A、B、C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol,此時(shí)容器容積為4L。則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。保持溫度和壓強(qiáng)不變,將各組分的物質(zhì)的量都減少1mol,此時(shí),容器的容積為 ,該反應(yīng)的濃度商Q= 。此時(shí),平衡 移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”)
II.2007年度中國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)最高獎(jiǎng)授予了石油化工催化專(zhuān)家閔恩澤,以表彰他在催化劑研究方面作出的突出貢獻(xiàn)。氯化汞(HgCl2)和氯化鋁(AlCl3)都有有機(jī)化工生產(chǎn)中常用的催化劑。
(1)氯化汞是一種能溶于水的白色固體,熔點(diǎn)276℃,是一種弱電解質(zhì),在水溶液中分步電離,寫(xiě)出其第一步電離的方程式 。
氯化汞可以被氯化亞鐵在溶液中還原為氯化亞汞(Hg2Cl2,白色沉淀),寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式 。
若該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),寫(xiě)出在常溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 。
(2)無(wú)水氯化鋁用作石油裂解及催化重整的催化劑。能否直接加熱蒸干氯化鋁水溶液獲得無(wú)水氯化鋁?為什么?(用簡(jiǎn)要的文字?jǐn)⑹龊捅匾幕瘜W(xué)方程式說(shuō)明)
【解析】I. 2A(g)+B(g) 2C(g)
平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度(mol/L) 1 0.5 1
K=12/(I2×0.5) L?mol—1=2 L?mol—1 ;同溫同壓下,氣體的物質(zhì)的量和體積成正比,分別都移出1moL后,4L:V=10mol:7mol,V=2.8L ; Q=12/(I2×1/3) L?mol—1=3 L?mol—1>K,平衡左移.
II.(1)HgCl2是弱電解質(zhì),第一步電離方程式是HgCl2 HgCl++Cl—;
氯化汞可以被氯化亞鐵在溶液中還原為氯化亞汞: 2Fe2++2HgCl2=Hg2Cl2↓+2Fe3++2Cl—
該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式是K=[Fe3+]2—[Cl—]2/[Fe2+]2[HgCl2]2
(2)因?yàn)锳lCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,加熱促進(jìn)水解和HCl的揮發(fā),蒸干獲得的是
Al(OH)3不是AlCl3.
【答案】:
Ⅰ.2L?mol—1 2.8L 2.8L?mol—1 向左
Ⅱ.(1)HgCl2 HgCl++Cl—;2Fe2++2HgCl2=Hg2Cl2↓+2Fe3++2Cl—;
K=[Fe3+]2—[Cl—]2/[Fe2+]2[HgCl2]2
(2)不能。因?yàn)榧訜崮艽龠M(jìn)氯化鋁水解,且氯化氫逸出也使平衡
AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl向正反應(yīng)方向移動(dòng),得不到無(wú)水氯化鋁。
或者說(shuō),當(dāng)加熱溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)AlCl3+3H2O Al(OH)3↓+3HCl↑,得不到無(wú)水氯化鋁
預(yù)測(cè)2.在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下:
t℃70080085010001200
K2.61.71.00.90.6
(1)K的表達(dá)式為: ;
(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為 反應(yīng)(“吸熱”或“放熱”);
(3)能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是:
A.容器中壓強(qiáng)不變 B.混合氣體中CO濃度不變
C.v(H2)正 = v(H2O)逆 D.c(CO2) = c(CO)
(4)在850℃時(shí),可逆反應(yīng):CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g),在該容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下:
時(shí)間/minCO2 (mol/L)H2 (mol/L)CO (mol/L)H2 O ( mol/L)
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
計(jì)算:3min—4min達(dá)到平衡時(shí)CO的平衡濃度c3和CO2 (g)的轉(zhuǎn)化率,要求寫(xiě)出簡(jiǎn)單的計(jì)算過(guò)程(c3精確到小數(shù)點(diǎn)后面三位數(shù))。
【解析】(1)略
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù),溫度升高,K值減小,正反應(yīng)放熱。
(3)根據(jù)化學(xué)平衡的特征,B、C是判斷處于平衡狀態(tài)的依據(jù)。
(4)設(shè)3min—4min達(dá)到平衡時(shí)CO、H2 O的平衡濃度為c3, 則CO2 、H2的平衡濃度分別為0.200-c3和0.300- c3
根據(jù): K= c3?c3/(0.200-c3)?(0.300-c3)= 1
c3=0.120mol/L
CO2 (g)的轉(zhuǎn)化率 : 0.120/0.2×100% = 60%
【答案】:(1) ; ;(2)放熱;
(3)B、C;
(4) 60%
預(yù)測(cè)3.工業(yè)上生產(chǎn)Na、Ca、Mg都用電解其熔融態(tài)的氯化物,但K卻不能用電解熔融KCl的方法來(lái)制取,因?yàn)榻饘兮浺兹苡谌蹜B(tài)的KCl中而有危險(xiǎn),難以獲得鉀,且降低電流效率。工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應(yīng)制取。該反應(yīng)為:Na (l)+KCl (l) NaCl (l)+K(g) △H>0,各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度/g?cm3
Na97.88830.97
K63.77740.86
NaCl80114652.165
KCl77014371.984
(1)工業(yè)上制取金屬鉀的化學(xué)原理是 ,在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)為氣態(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為 ,而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于 。
(2)在制取金屬鉀的過(guò)程中,為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是 。
(3)常壓下,將反應(yīng)溫度升高到900℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)可以表示為K= 。
【解析】:由題中信息知,工業(yè)上冶煉金屬鉀的化學(xué)原理是化學(xué)平衡移動(dòng)原理,反應(yīng)控制的溫度范圍應(yīng)至少大于金屬鉀的沸點(diǎn),而小于金屬鈉的沸點(diǎn)。(當(dāng)然也不高于KCl、NaCl的沸點(diǎn));在制備鉀的過(guò)程中,為提高原料的利用率,即想法使反應(yīng)向右移動(dòng),所以可采取的措施有:適當(dāng)?shù)纳邷囟取⒔档蛪簭?qiáng)或移去鉀蒸氣。(3)在900℃時(shí),反應(yīng)方程式中物質(zhì)Na也為氣態(tài),故此時(shí)的平衡常數(shù)K=c(K)/c(Na) 。
【答案】::(1)化學(xué)平衡移動(dòng)原理 774℃ 883℃
(2)適當(dāng)?shù)纳邷囟、降低壓?qiáng)或移去鉀蒸氣 (3)c(K)/c(Na)
[點(diǎn)評(píng)]:本題以冶煉金屬鉀這一新的知識(shí)點(diǎn)來(lái)考查學(xué)生的綜合思維能力,要求同學(xué)在解答試題時(shí)以化學(xué)平衡移動(dòng)原理為依據(jù),以演繹推理為判據(jù),用合成氨等平衡移動(dòng)的應(yīng)用為思維原型進(jìn)行類(lèi)比推理,形成思維遷移的起點(diǎn)。望同學(xué)們深刻領(lǐng)悟此題的考查意境和解答方法。
預(yù)測(cè)4.(一)化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度,K值越大,表示 ,K值大小與溫度的關(guān)系是:升高溫度,K值 (填“一定增大”、“一定減小”或“可能增大也可能減小”)
(二)在一固定體積的密閉容器中,充入2molCO2和1molH2發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度(T)的關(guān)系如下表:
T/℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列問(wèn)題:
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K= 。
(2)若反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡,則CO2氣體的轉(zhuǎn)化率為 。
(3)若絕熱時(shí)(容器內(nèi)外沒(méi)有熱量交換),平衡發(fā)生移動(dòng)的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大,則容器內(nèi)氣體溫度 。(填“升高”、“降低”或“不能確定”)
(4)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 B.混合氣體中[CO]不變
C.v正(H2)= v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
E.[CO2]?[H2]=[CO]?[H2O]
【解析】:(一)利用化學(xué)平衡常數(shù)K的意義知:K值越大,則表示反應(yīng)進(jìn)行的越完全;因不能確定反應(yīng)的熱效應(yīng),升溫不能確定反應(yīng)的移動(dòng)方向,所以溫度升高時(shí),K值可能增大也可能減小。
(二)(1)由K的定義,利用方程式可直接寫(xiě)出化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為: ;(2)利用“平衡‘三段式’法”,結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可以求出反應(yīng)在830℃下達(dá)到平衡時(shí)CO2氣體的物質(zhì)的量,進(jìn)而求出CO2氣體的轉(zhuǎn)化率為:33.3%;(3)利用表中數(shù)據(jù):升溫,K值增大,說(shuō)明反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以在絕熱條件下,平衡發(fā)生移動(dòng)的結(jié)果是使容器內(nèi)CO的濃度增大,即平衡正向移動(dòng),吸收熱量,故容器內(nèi)氣體溫度降低;(4)因該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,故壓強(qiáng)不能用來(lái)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志,選項(xiàng)B、C由平衡狀態(tài)特征及本質(zhì)可知可作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù);選項(xiàng)C、D與平衡狀態(tài)無(wú)直接關(guān)系
【答案】::(一)反應(yīng)進(jìn)行的越完全 、可能增大也可能減小。
(二)(1) (2)33.3% (3) 降低 (4)b c
[點(diǎn)評(píng)]:化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)與化學(xué)方程式中的計(jì)量系數(shù)有關(guān),故其單位也不是唯一的,當(dāng)反應(yīng)中有固態(tài)或純液態(tài)參與時(shí),其濃度視為常數(shù),不寫(xiě)在平衡常數(shù)關(guān)系式中;平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù),只要溫度一定,對(duì)于已經(jīng)達(dá)到平衡的可逆反應(yīng),即是改變反應(yīng)條件使平衡破壞,建立新平衡后,平衡常數(shù)K值也不變。
預(yù)測(cè)5.在一定溫度下,向一容積不變的容器中加入3molSO2和2molO2及固體催化劑使之反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);ΔH= —196.6KJ/mol,已知達(dá)到平衡后氣體壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的90%,此時(shí):
(1)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)放出的熱量為
(2)保持同一溫度,在相同的容器中,將起始物質(zhì)的量該為amolSO2、bmolO2、cmolSO3(g)(a,b,c都不為零),欲使平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同。
①a、b、c必須滿足的關(guān)系是(一個(gè)用a,c表示,另一個(gè)用b,c表示) , .
②達(dá)到平衡時(shí),(1)和(2)放出的熱量 (填序號(hào))
A相等 B前者小 C前者大于或等于后者 D前者大
③欲使起始時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,a的取值范圍是
【解析】:(1) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始n(mol ) 3 2 0
變化n(mol ) 2x x 2x
平衡n(mol ) 3-2x 2- x 2x
根據(jù)P(后)/P(前)=n(后)/n(前)=90%;(5-x)/5=0.9;x=0.5 。
所以放出的熱量是0.5mol×196.6KJ/mol=98.3KJ ;
(2)該平衡和原來(lái)的平衡是同溫恒容下的等效平衡,
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始n(mol ) a b c
所以a+c=3;b+b/2=2
(3)因?yàn)殚_(kāi)始有SO3存在,平衡時(shí)SO3相等,后者所以放出熱量少。
(4)要使平衡開(kāi)始向右進(jìn)行,a>3-2x=2;因?yàn)閍+c=3,所以a<3
【答案】:(1)98.3KJ (2)①a+c=3 2b+c=4 ②D.③ 2 < a < 3
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaosan/60789.html
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