
?化學(xué)平衡基于圖標(biāo)的分析計(jì)算
非選擇題(共20題)
1.工業(yè)合成氨反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)2 NH3(g),在773K時(shí)分別將2 mol N2和6 mol H2充入一個(gè)固定容積為1 L的密閉容器中,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表:
t/min
0
5
10
15
20
25
30
n(H2)/mol
6.00
4.50
3.60
3.30
3.03
3.00
3.00
n(NH3)/mol
0
1.00
1.60
1.80
1.98
2.00
2.00
計(jì)算:
(1)前10分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2)=______。
(2)該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。
(3)該溫度下,若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3濃度分別為3mol·L-1、3mol·L-1、3mol·L-1,通過(guò)計(jì)算判斷此時(shí)v正和v逆相對(duì)大小____。
2.一定條件下,向2L恒容密閉容器中充入1mol PCl5,發(fā)生反應(yīng):PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表(反應(yīng)過(guò)程中條件不變);
t/s
0
60
150
250
350
450
n(PCl3)/mol
0
0.12
0.19
0.2
0.2
x
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)x的值是___。
(2)0~60s內(nèi),用PCl3的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是__。
(3)60s時(shí),PCl5的轉(zhuǎn)化率是__。
(4)達(dá)平衡時(shí),容器中Cl2的體積分?jǐn)?shù)是__(結(jié)果保留一位小數(shù)),由表中數(shù)據(jù)計(jì)算此條件下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)是__mol·L-1。
3.氮氧化物是空氣的主要污染物之一,研究氮氧化物的性質(zhì)對(duì)于防治空氣污染有重要意義。
溫度為T(mén)1時(shí),在三個(gè)容積均為1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH<0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。回答下列問(wèn)題:
容器編號(hào)
物質(zhì)的起始濃度/mol·L?1
物質(zhì)的平衡濃度/mol·L?1
c(NO)
c(O2)
c(NO2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0.3
0
0.2
Ⅱ
0.5
x
0.3
Ⅲ
0.3
0.25
0.2
(1)溫度為T(mén)1時(shí),=__;當(dāng)溫度升高為T(mén)2時(shí),k正、k逆分別增大m倍和n倍,則m__n(填“>”、“<“或“=”)。
(2)若容器Ⅱ中達(dá)到平衡時(shí)=1,則NO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_。
(3)容器Ⅲ中起始時(shí)v正__v逆(填“>”、“”“”、“=”、“<”或“無(wú)法判斷”);丙容器中n(CO)為_(kāi)__________mol。
20.向VL恒容密閉容器中充入amolCO與2amolH2,發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同壓強(qiáng)下的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。
(1)壓強(qiáng)P1___P2(填“<”、“>”或“=”)
(2)在100℃、P1壓強(qiáng)時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)__(用含a,V的代數(shù)式表示)。
(3)上述條件下達(dá)平衡后,再向容器中充入amolCO與2amolH2,重新達(dá)到平衡后,CO的體積分?jǐn)?shù)___(填“增大”、“減小”或“不變”)。
參考答案
1.0.08 mol·L-1·min-1 (mol·L-1)-2 v正>v逆
【詳解】
(1) 由化學(xué)反應(yīng)方程式N2(g)+3H2(g)2 NH3(g)可知,前10min氨氣的反應(yīng)速率為v(NH3)=,速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以v(N2)= v(NH3)= 0.08 mol·L-1·min-1,故答案為:0.08 mol·L-1·min-1
(2)
此時(shí)平衡常數(shù)為:(mol·L-1)-2,故答案為:(mol·L-1)-2;
(3) 該溫度下,若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3濃度分別為3mol·L-1、3mol·L-1、3mol·L-1,根據(jù)(mol·L-1)-2<K,因?yàn)镼c<K,所以反應(yīng)正向進(jìn)行,故v正>v逆,故答案為:v正>v逆。
2.0.2 0.001mol·L-1·s-1 12% 16.7% 0.025
【詳解】
(1)250s時(shí)反應(yīng)即已經(jīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),所以450s時(shí)仍然為平衡狀態(tài),x=0.2;
(2)0~60s內(nèi),PCl3的物質(zhì)的量增加了0.12mol,容器體積為2L,則PCl3濃度增加了0.06mol/L,用PCl3的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是=0.001mol·L-1·s-1;
(3)60s時(shí),PCl3的物質(zhì)的量增加了0.12mol,則PCl5消耗了0.12mol,PCl5的轉(zhuǎn)化率是×100%=12%;
(4)達(dá)平衡時(shí),PCl3的物質(zhì)的量為0.2mol,根據(jù)方程式,Cl2的物質(zhì)的量也為0.2mol,反應(yīng)的PCl5為0.2mol,剩余的PCl5為0.8mol,所以容器中Cl2的體積分?jǐn)?shù)是×100%=16.7%;平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為:c(PCl3)=c(Cl2)=0.1mol/L,c(PCl5)=0.4mol/L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)是=0.025mol·L-1。
3.1.25 < 20% < 通過(guò)計(jì)算可知Qc=1.78>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以v正<v逆 A F
【分析】
依據(jù)公式并結(jié)合平衡狀態(tài)V正=V逆,借助平衡三行式進(jìn)行計(jì)算即可。
【詳解】
(1)結(jié)合v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)?c(O2),得出k正=;利用v逆=v(NO2)消耗=k逆c2 (NO2),得出k逆=,因?yàn)関(NO)消耗=v(NO2)消耗,
所以=K;
K===1.25;
2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H<0,此反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,由于K,當(dāng)溫度升高為T(mén)2時(shí),k正、k逆分別增大m倍和n倍,則m<n;
(2)設(shè)起始量氧氣物質(zhì)的量濃度為x,消耗濃度為y,
達(dá)到平衡時(shí)=1,故0.5-2y=0.3+2y,y=0.05,NO的轉(zhuǎn)化率==20%;
(3)容器Ⅲ中起始時(shí)v正<v逆,因?yàn)?Qc===1.78>K=1.25,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以v正<v逆;
(4)總物質(zhì)的量一定時(shí),氧氣的濃度越大,NO的轉(zhuǎn)化率越大,故A點(diǎn)最大,兩者按2:1充入時(shí),NO2的體積分?jǐn)?shù)最大,當(dāng)比值增大后,二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)減小,當(dāng)=2.3時(shí),達(dá)到平衡時(shí)Φ(NO2)可能是F點(diǎn)。
【點(diǎn)睛】
考查化學(xué)平衡計(jì)算,注意掌握三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用,特別注意平衡時(shí)V正=V逆,Qc>K時(shí)平衡逆向移動(dòng)。
4.> < 0.05mol/(L·s) 80% 160 b
【分析】
根據(jù)表格數(shù)據(jù),甲容器中達(dá)到平衡時(shí)間短,反應(yīng)的溫度高,結(jié)合溫度對(duì)平衡的影響和v=,利用三段式分析解答。
【詳解】
(1) 2NO(g) +2CO(g) ?N2+2CO2(g),向甲、乙兩個(gè)體積都為2.0L的恒容密閉容器中分別充入2mol CO和2 mol NO,分別在T1、T2溫度下,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,甲容器達(dá)到平衡需要的時(shí)間短,則反應(yīng)速率快,說(shuō)明反應(yīng)溫度T1>T2;達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),乙中CO2的物質(zhì)的量大于甲中CO2的物質(zhì)的量,說(shuō)明降低溫度,平衡正向進(jìn)行,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H<0,故答案為:>;<;
(2)乙容器中,2~4s內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率v(N2)=v(CO2)= ×=0.05mol?L-1?s-1,故答案為:0.05mol?L-1?s-1;
(3) 甲容器中,
NO平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=80%;容器的體積為2L,則平衡常數(shù)K==160,故答案為:80%;160;
(4)a.增大NO濃度,NO的轉(zhuǎn)化率降低,故a不選;b.壓縮容器體積,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大,故b選;c.移去部分N2,反應(yīng)速率減慢,故c不選;d.改用高效催化劑,平衡不移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率不變,故d不選;故答案為:b。
5.升高溫度、增大X的濃度等 0.30 每間隔2min,x的濃度減少為原來(lái)的一半 0.075 2(0.6-n)
【詳解】
(1)增大反應(yīng)物X的濃度,升高溫度均可以提高該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率;
(2)由表中數(shù)據(jù)可知,0-2min內(nèi)消耗X的物質(zhì)的量為(0.60mol/L-0.30mol/L)×1.0L=0.30mol,由化學(xué)方程式可知,2min時(shí)生成Y的物質(zhì)的量為0.30mol;
(3)從表中數(shù)據(jù)可知,X的濃度變化的規(guī)律為每間隔2min,X的濃度為原來(lái)的一半,根據(jù)此規(guī)律可知,a為0.15的一半,即0.075;
(4)在某一時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡,若此時(shí)c(X)=nmol/L,則消耗X的物質(zhì)的量濃度為(0.60-n)mol/L,由化學(xué)方程式可知,生成Z的物質(zhì)的量濃度為2(0.6-n)mol/L。
6.33.6g?mol-1 4 cd <
【分析】
10min時(shí),由表知:,假如不另外加入物質(zhì),則可得下表:
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.40
0.20
0.20
0.30
0.30
N2
0
0.30
0.40
0.40
0.60
0.60
CO2
0
0.30
0.40
0.40
0.60
0.60
【詳解】
(1)據(jù)分析:混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為。(2)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),據(jù)分析,T1℃平衡時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)。
(3)30min后,若只改變一個(gè)條件,則改變的條件:
a.加入一定量的活性炭固體或粉末,不影響平衡 ,a錯(cuò)誤;
b.改變反應(yīng)體系的溫度,平衡移動(dòng),平衡常數(shù)會(huì)改變,由數(shù)據(jù)知:,條件改變而平衡常數(shù)沒(méi)有變化,則溫度不變,b錯(cuò)誤;
c.由數(shù)據(jù)知,改變條件達(dá)新的平衡時(shí)各組分濃度同等程度的增大,則可以是縮小容器的體積 ,c正確;
d.由勒夏特列原理知:通入一定量的NO,平衡右移,達(dá)到新平衡時(shí)各成分的數(shù)據(jù)滿(mǎn)足理論、滿(mǎn)足K=4,d正確;
答案為cd;
(4)據(jù)分析,30min時(shí)容器中NO、、的濃度之比為1:2:2,若30min后升高溫度至,重新達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、、的濃度之比為7:3:3,則平衡左移,按勒夏特列原理知,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),?H0。
7.0.0045mol·L-1·s-1 0.02mol·L-1 16:15 25%
【詳解】
(1)0~2s內(nèi)消耗0.09mol CO,則生成0.045mol N2,用N2表示的反應(yīng)速率是0.0045mol·L-1·s-1。
(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù),3s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),消耗0.1molCO,生成0.1mol CO2,平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度為0.02mol·L-1;
(3)
同溫、同體積,壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比,達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)前后總壓強(qiáng)之比p(前):p(后)=(0.4+0.4):(0.3+0.3+0.1+0.05)=16:15。
(4)達(dá)到平衡時(shí),消耗0.1molNO,NO的轉(zhuǎn)化率為25%。
8.> 97.56% 0.16mol/(L?min)
【分析】
(1)根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=?計(jì)算;
(2)利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分濃度,根據(jù)v=計(jì)算反應(yīng)速率。
【詳解】
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=,將所給濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式:=1.86>400,故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;
(2)由題意,列三段式:
K==400,解得x=0.2mol/L,故平衡時(shí)c(CH3OH)=0.44mol/L?0.2mol/L×2=0.04mol/L,起始時(shí)在密閉容器中加入CH3OH,則起始時(shí)甲醇的濃度為0.44moL/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L,平衡時(shí)c(CH3OH)=0.04mol/L,則10min轉(zhuǎn)化甲醇1.64moL/L?0.04moL/L=1.6mol/L,甲醇的轉(zhuǎn)化率=×100%=97.56%,甲醇的反應(yīng)速率為v(CH3OH)===0.16mol/(L?min)。
9.0.0023
計(jì)算過(guò)程:V(Zn)=,因?yàn)殇\層有上下兩層h=,m(Zn)= =0.821g,S(Zn)= =25cm2,h==0.0023cm。
【詳解】
根據(jù)表格數(shù)據(jù),第3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大,舍去,根據(jù)V(Zn)=,因?yàn)殄冧\鐵皮中鋅層有上下兩層,根據(jù)體積=底面積(S)×高(厚度h),因此鐵皮的厚度h=,反應(yīng)的鋅的質(zhì)量平均值為=0.821g,鋅層的面積平均值S(Zn)=cm2=25cm2,則厚度h==0.0023cm。
10.0.0875mol/(L·s) 8 >
【詳解】
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出前2s內(nèi)v(NO2)= ;
(2)建立平衡時(shí),反應(yīng)三段式為:
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù);
(3)2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)化學(xué)平衡常數(shù),化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正=v逆,即k正c2(NO)?c(O2)=k逆c2(NO2),則,即;溫度改變?yōu)門(mén)2時(shí)其k正=k逆,則T2時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=1,小于T1溫度時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù),即T1→T2時(shí),平衡逆向移動(dòng),而2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△HT1,故答案為:;>。
11. 通入一定量的NO;適當(dāng)縮小容器的體積;增大壓強(qiáng);通入等物質(zhì)的量的和
【分析】
(1)Tl℃時(shí),由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡,平衡濃度c(N2)=0.3mol/L、c(CO2)=0.3mol/L、c(NO)=0.4mol/L,以此計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù);
(2)30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g),由圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算平衡常數(shù)K′,根據(jù)平衡常數(shù)結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素分析解答。
【詳解】
(1)時(shí),由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡,平衡濃度、、,則,故答案為:;
(2)后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,,由圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,平衡常數(shù),平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變,說(shuō)明改變的條件一定不是溫度;由氮?dú)鉂舛仍龃?,二氧化碳和一氧化氮濃度增大,反?yīng)前后氣體系數(shù)和相等,則改變的條件可能是通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的和,故答案為:通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的和。
12.吸熱 0.025 0.48mol
【分析】
(1) 根據(jù)三段式分別計(jì)算T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)K,結(jié)合溫度對(duì)平衡的影響分析判斷;
(2)溫度相同,平衡常數(shù)相同,根據(jù)三段式計(jì)算解答;
(3) 溫度相同,平衡常數(shù)相同,首先根據(jù)Qc與K的大小判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向,再根據(jù)三段式計(jì)算解答。
【詳解】
(1) T1時(shí),
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g)
起始(mol) 1 0 0
反應(yīng)(mol)0.2 0.1 0.1
平衡(mol)0.8 0.1 0.1
平衡常數(shù)K1==,同理T2時(shí),K3==0.25>K1,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),即升高溫度,平衡正向移動(dòng),因此正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故答案為:吸熱;
(2)溫度相同,平衡常數(shù)相同,
T1時(shí)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g)
起始(mol)0.4 a a
反應(yīng)(mol)0.04 0.02 0.02
平衡(mol)0.36 a+0.02 a+0.02
則K==,解得:a=0.025,故答案為:0.025;
(3) 溫度相同,平衡常數(shù)相同,此時(shí)Qc==0.5>K=0.25,不是平衡狀態(tài),反應(yīng)需要逆向進(jìn)行,設(shè)從起始時(shí)到建立平衡, SiHCl3物質(zhì)的量增加了2bmol,則:
T2時(shí), 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g)
起始(mol) 0.4 0.4 0.2
反應(yīng)(mol) 2b b b
平衡(mol)0.4+2b 0.4-b 0.2-b
則K==0.25,解得:b=0.04,則0.4+2b=0.48,故答案為:0.48mol。
13.1.5a 0 0.5 2(b-4c) (b-3c)a
【分析】
在一個(gè)盛有催化劑、容積可變的密閉容器中,溫度、壓強(qiáng)一定時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡,幾種情況下平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變,則為等效平衡體系。平衡時(shí),各物質(zhì)的對(duì)應(yīng)濃度相等。
【詳解】
(1)n(N2)、n(H2)、n(NH3)的起始物質(zhì)的量分別為1.5mol、6mol、0,即起始濃度分別為已知體系的1.5倍,平衡時(shí)壓強(qiáng)相等,則平衡時(shí)物質(zhì)的量也應(yīng)分別為已知體系的1.5倍,從而得出平衡時(shí)n(NH3)= 1.5a mol。答案為:1.5a;
(2)從平衡時(shí)n(NH3)= 0.5a mol看,若起始時(shí)生成物的物質(zhì)的量為0,則N2、H2物質(zhì)的量也應(yīng)為已知體系中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的0.5倍,從而得出n(NH3)= 0.5a mol時(shí),n(N2)=0.5mol-0.5mol=0、n(H2)=2mol-1.5mol=0.5mol。答案為:0;0.5;
(3)設(shè)起始時(shí)n(NH3)=x,采用一邊倒后,n(N2)=(c+0.5x)mol、n(H2)= (b+1.5x)mol,則,x=2(b-4c)mol,從而得出平衡時(shí)n(NH3)=(b-3c)a mol。答案為:2(b-4c);(b-3c)a。
【點(diǎn)睛】
對(duì)于恒溫恒容條件下的等效平衡體系,平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度等效,若起始時(shí)a容器的體積是b容器體積的二倍,則平衡時(shí)a容器的體積也應(yīng)是b容器體積的二倍,各氣體的物質(zhì)的量也應(yīng)是二倍關(guān)系。
14.a(chǎn)c K1?K2 = 25 等于
【詳解】
(1)由表中數(shù)據(jù)可知,化學(xué)反應(yīng)②的平衡常數(shù)隨著溫度升高而增大,據(jù)此分析:
a.根據(jù)平衡常數(shù)的定義,溫度升高平衡常數(shù)增大,說(shuō)明反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),a項(xiàng)正確;
b.反應(yīng)前后氣體體積不變,則氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化,b項(xiàng)錯(cuò)誤;
c.隨著溫度升高,平衡常數(shù)增大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大,c項(xiàng)正確;
答案選ac;
(2)根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)③=①+②,由平衡常數(shù)定義可得,K3= K1?K2。答案為:K1?K2;
(3)由(2)可知,500℃時(shí),K3= K1?K2=2.50。此時(shí)反應(yīng)③的濃度商Qc== K3,則此時(shí)反應(yīng)③達(dá)到平衡狀態(tài),則v正=v逆。答案為:=;
(4)根據(jù)題意,H2的平衡轉(zhuǎn)化率為80%,則反應(yīng)過(guò)程中H2的轉(zhuǎn)化濃度為,平衡時(shí)H2的濃度=2mol/L-1.6mol/L=0.4mol/L。根據(jù)反應(yīng)方程式,可知,平衡時(shí)CO的濃度=,平衡時(shí)CH3OH的濃度為0.8mol/L。根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,此溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)=;答案為:25;
(5)根據(jù)題給信息,甲中平衡時(shí)c(H2O)=0.05mol/L,則平衡時(shí)c(CO2)=0.05mol/L,c(H2)=0.05mol/L,c(CO)=0.05mol/L。甲中CO2的轉(zhuǎn)化率=。此時(shí)甲中的平衡常數(shù)=。溫度不變,平衡常數(shù)也不變,則乙中的平衡常數(shù)等于1。設(shè)乙中CO2的轉(zhuǎn)化率為x,則根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式和平衡常數(shù)的定義,有:,解得:x=50%。由此可知乙中CO2的轉(zhuǎn)化率與甲相等。答案為:50%;等于。
15.= 0.05mol/(L·min) 60% 1 a、b
【詳解】
(1)時(shí),根據(jù)表格數(shù)據(jù)可列出三段式,,時(shí),,與3min時(shí)一樣,則3min時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),則v(正)=v(逆);
(2)0~2min,,則,;
(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),的轉(zhuǎn)化率為;該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為;
(4)850℃時(shí),在體積可變的密閉容器中,按表中物質(zhì)不同的起始濃度進(jìn)行反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO的百分含量與原平衡相同,即為恒溫恒壓條件下的等效平衡,則按照方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到反應(yīng)物一邊時(shí),與原投入量成比例,即等于;
a組:轉(zhuǎn)化后為,等于,符合;
b組:投入量,符合;
c組:轉(zhuǎn)化后為,,不符合;
d組:轉(zhuǎn)化后為,,不符合;故選ab。
16.0.05 mol/(L?min) 40% < T1時(shí)K=2.6,T2時(shí)K=1
【分析】
(1)可逆反應(yīng)的△H表示1mol反應(yīng)物完全反應(yīng)時(shí)候的焓變,實(shí)驗(yàn)甲中,若2min 時(shí)測(cè)得放出的熱量是4.2kJ,據(jù)此計(jì)算消耗的反應(yīng)物,再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式計(jì)算;
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)乙中的數(shù)據(jù),可計(jì)算在溫度為T(mén)2時(shí)的平衡常數(shù),再結(jié)合三段式計(jì)算實(shí)驗(yàn)丙中達(dá)到平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率;
(3)分別計(jì)算甲、乙實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù),結(jié)合溫度對(duì)平衡的影響分析判斷。
【詳解】
(1)二氧化硫在一定條件下發(fā)生反應(yīng):SO2(g)+NO2(g)?SO3(g)+NO (g)△H=-42kJ/mol,△H表示完全反應(yīng)時(shí)候的焓變,實(shí)驗(yàn)甲中,若2min 時(shí)測(cè)得放出的熱量是4.2kJ,表明各組分均反應(yīng)了0.1mol,則SO2的物質(zhì)的量改變量為△n=0.1mol,恒容密閉容器的體積V=1L,反應(yīng)所經(jīng)歷的時(shí)間t=2min,因此以SO2表示的化學(xué)反應(yīng)的平均速率為v====0.05mol/(L?min),故答案為:0.05mol/(L?min);
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)乙中的數(shù)據(jù),平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為0.16mol,根據(jù)反應(yīng)方程式:SO2(g)+NO2(g)?SO3(g)+NO (g),反應(yīng)物均消耗了0.16mol,生成了SO3 0.16mol,則平衡時(shí),c(SO2)==0.04mol/L,c(NO2)= =0.64mol/L,c(NO)= =0.16mol/L,c(SO3)= =0.16mol/L,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K==1,溫度不變,平衡常數(shù)不變,因此在實(shí)驗(yàn)丙中,K=1,起始時(shí),c(SO2)=0.2mol/L,c(NO2)=0.3mol/L,設(shè)反應(yīng)消耗了xmol/L,則平衡時(shí),c(NO2)=(0.3-x)mol/L,c(SO2)=(0.2-x)mol/L,c(SO3)=c(NO)=cmol/L,則有K==1,解得:x=0.12mol/L,因此,平衡時(shí),NO2的轉(zhuǎn)化率=×100%=40%,故答案為:40%;
(3)實(shí)驗(yàn)甲中,若2min時(shí)測(cè)得放出的熱量是4.2kJ,則消耗二氧化硫物質(zhì)的量為0.1mol,平衡時(shí)NO為0.18mol,
T1溫度下平衡常數(shù)K==2.613≈2.6;
根據(jù)(2)的計(jì)算乙實(shí)驗(yàn)中T2溫度下的平衡常數(shù)K=1,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,故T1<T2,故答案為:<;T1時(shí),K≈2.6,T2時(shí),K=1。
17.> 0.375 10%
【分析】
①根據(jù)反應(yīng)正在建立得到正逆反應(yīng)速率關(guān)系,再根據(jù)變化量得到速率。
②根據(jù)三段式建立關(guān)系,得到體積分?jǐn)?shù)和壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
【詳解】
①根據(jù)圖示,反應(yīng)進(jìn)行到4 min 后,甲醇的物質(zhì)的量繼續(xù)增大,反應(yīng)正向進(jìn)行,υ(正) >υ(逆);0~4 min,甲醇的濃度變化為0.5 mol/L,H2的濃度變化為1.5mol/L,,故答案為:>;0.375。
②根據(jù)圖示,15min 時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),CO2的平衡濃度為0.25mol/L,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
開(kāi)始(mol/L) 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75
CO2平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為10%;根據(jù)壓強(qiáng)比等于氣體物質(zhì)的量比,平衡時(shí)的總壓強(qiáng)為,,故答案為:10%;。
18.3L 0.15 50% acd
【分析】
圖象信息告訴我們,H2的起始濃度為2mol/L,而H2的起始量為6mol,由此可求出容器的體積;反應(yīng)進(jìn)行10min后,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),此時(shí)H2與CH3OH的濃度都為0.5mol/L。
【詳解】
(1)容器容積V==3L;答案為:3L;
(2)從反應(yīng)開(kāi)始到10min過(guò)程中,H2的平均反應(yīng)速率υ(H2)==0.15 mol·L-1·min-1 ;答案為:0.15;
(3)10min后,H2的濃度變化量為1.5mol/L,則CO2的濃度變化量為0.5mol/L,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率是=50%;答案為:50%;
(4)a.甲醇的濃度不再發(fā)生變化,則表明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);
b.3 υ正(H2) =υ逆(甲醇),雖然表明反應(yīng)進(jìn)行的方向相反,但二者的速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,表明反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài);
c.因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體的分子數(shù)不等,壓強(qiáng)是一個(gè)變量,當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);
d.因?yàn)镃O2和H2的起始濃度之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,而變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以達(dá)平衡前,濃度之比始終發(fā)生改變,當(dāng)濃度不再發(fā)生變化時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);
綜合以上分析,acd符合題意,故選acd。答案為:acd。
【點(diǎn)睛】
當(dāng)反應(yīng)物的起始投入量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí),不管反應(yīng)進(jìn)行到什么程度,反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比都是定值。
19.反應(yīng)放熱,體系的溫度升高,反應(yīng)速率加快 225 > 該反應(yīng)是放熱反應(yīng),甲容器溫度高于乙容器,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),所以p甲>p乙 < 50% 0.10
【詳解】
(1)① 0~3 s內(nèi),甲容器中NO2的反應(yīng)速率增大的原因是: 甲為絕熱容器,2NO2(g) ?N2O4,反應(yīng)放熱,體系的溫度升高,對(duì)反應(yīng)速率影響大于濃度降低的影響,反應(yīng)速率加快。
② 甲達(dá)到平衡時(shí),溫度若為T(mén) ℃,
,此溫度下的平衡常數(shù)。
③甲容器中溫度升高,平衡逆向移動(dòng),氣體的物質(zhì)的量增大且溫度更高,氣體壓強(qiáng)增大,則p甲>p乙。
④平衡逆向移動(dòng),平衡時(shí),平衡常數(shù)減小,則K甲
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