
?專題26 化學(xué)平衡
1.在一容積固定的密閉容器中,加入1 molCO2,2 molH2進(jìn)行吸熱反應(yīng),下列情況能說明反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是
A.容器內(nèi)混合物的相對分子質(zhì)量不再隨時(shí)間改變 B.生成1 mol H—H鍵的同時(shí)消耗1 mol CO2
C.容器內(nèi)的氣體總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間改變 D.容器內(nèi)CO2與H2的濃度相等
【答案】B
【解析】A. 混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量和物質(zhì)的量均是不變的,所以容器內(nèi)混合物的相對分子質(zhì)量不再隨時(shí)間改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;B. 生成1 mol H—H鍵的同時(shí)消耗1 mol CO2說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B正確;C. 反應(yīng)前后體積不變,容器內(nèi)的氣體總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;D. 根據(jù)方程式可知二氧化碳和氫氣均是生成物,容器內(nèi)CO2與H2的濃度始終相等,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。
2.如圖所示,800 ℃時(shí)A、B、C三種氣體在密閉容器中反應(yīng)時(shí)濃度的變化,只從圖上分析不能得出的結(jié)論是
A.發(fā)生的反應(yīng)可表示為2A(g)2B(g)+C(g)
B.前2 min A的分解速率為0.1 mol/(L·min)
C.開始時(shí),正、逆反應(yīng)同時(shí)開始
D.2 min時(shí),A、B、C的濃度之比為2∶3∶1
【答案】C
【解析】A.由圖示可知:A濃度減小,B、C濃度逐漸增加,則A為反應(yīng)物,B、C為生成物,在2min內(nèi)三種物質(zhì)濃度變化比為:2:2:1,由于物質(zhì)的濃度變化比等于方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比,且最后三種物質(zhì)都存在,因此該反應(yīng)為可逆反應(yīng),方程式為2A(g)2B(g)+C(g),A正確;B.由圖可知前2 minA的△c(A)=0.2mol/L,所以υ(A)= =0.1mol/(L·min),B正確;C.在反應(yīng)開始時(shí)由于沒有生成物C物質(zhì),因此反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的,C錯(cuò)誤;D.根據(jù)圖示可知在2min時(shí)c(A)=0.2mol/L,c(B)=0.3mol/L,c(C)= 0.1mol/L,所以2 min時(shí),A、B、C的濃度之比為2∶3∶1,D正確。
3.在密閉容中加入2.0molSO2和1.0molO2,一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)2SO2+O22SO3。反應(yīng)達(dá)到平衡后,各物質(zhì)的物質(zhì)的量可能為( )
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
n(SO3)/mol
A
2.0
1.0
0
B
1.0
0.8
1.0
C
0.20
0.10
1.80
D
0
0
2.0
【答案】C
【解析】反應(yīng)2SO2+O22SO3是可逆反應(yīng),加入2.0mol SO2和1.0molO2,最終各種物質(zhì)都應(yīng)該存在,不能全為反應(yīng)物,也不能都為生成物,所以A、D錯(cuò)誤;反應(yīng)正向進(jìn)行,所以正向進(jìn)行SO2向生成SO3的方向進(jìn)行,SO2與O2反應(yīng)的物質(zhì)的量關(guān)系為2:1,所以SO2減小1mol,消耗氧氣0.5mol,所以應(yīng)該剩余氧氣物質(zhì)的量為0.5mol,不能是0.8mol,B錯(cuò)誤,故合理選項(xiàng)是C。
4.反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一定容積的密閉容器中進(jìn)行,則下列說法或結(jié)論中,能夠成立的是( )
A.其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,反應(yīng)速率減小
B.保持體積不變,充入少量He氣體使體系壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率一定增大
C.反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí):v(CO)正=v(H2O)逆
D.其他條件不變,適當(dāng)增加C(s)的質(zhì)量會使反應(yīng)速率增大
【答案】C
【解析】A.其他條件不變僅將容器的體積縮小一半,物質(zhì)的濃度增大,反應(yīng)速率加快,A錯(cuò)誤;B.保持體積不變,充入少量He氣體使體系壓強(qiáng)增大,由于反應(yīng)體系的物質(zhì)濃度不變,所以反應(yīng)速率不變,B錯(cuò)誤;C.反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)任何物質(zhì)的濃度不變,用同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率相同,v(H2O)正=v(CO)正=v(H2O)逆,則v(H2O)正= v(H2O)逆,C正確;D.其他條件不變,適當(dāng)增加C(s)的質(zhì)量,由于C是固體,物質(zhì)的濃度不變,所以反應(yīng)速率不變,D錯(cuò)誤。
5.汽車尾氣系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)化器,可有效降低尾氣中的CO、NO和NO2等向大氣的排放。在催化轉(zhuǎn)化器的前半部發(fā)生的反應(yīng)為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。一定條件下,下列說法能充分說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
A.正、逆反應(yīng)速率都等于零 B.CO、NO、CO2、N2的濃度相等
C.CO、NO、CO2、N2在容器中共存 D.CO、NO、CO2、N2的濃度均不再變化
【答案】D
【解析】A.在一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí)且不等于零,或反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度不再改變即為平衡狀態(tài);故A錯(cuò)誤;B. CO、NO、CO2、N2的濃度相等,并不能說明各物質(zhì)的濃度不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;C.可逆反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物都會同時(shí)存在于一個(gè)容器,CO、NO、CO2、N2在容器中共存不能說明為平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤; D.CO、NO、CO2、N2的濃度均不再變化能夠說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確;答案:D。
6.一定溫度下,在三個(gè)體積均為0.5 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):CO(g)+Cl2(g)COCl2(g),其中容器Ⅰ中反應(yīng)在5 min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。
容器編號
溫度/℃
起始物質(zhì)的量/mol
平衡物質(zhì)的量/mol
CO
Cl2
COCl2
COCl2
Ⅰ
500
1.0
1.0
0
0.8
Ⅱ
500
1.0
a
0
0.5
Ⅲ
600
0.5
0.5
0.5
0.7
下列說法中正確的是
A.容器Ⅰ中前5 min的平均反應(yīng)速率v(CO)=0.16 mol·L-1·min-1
B.該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C.容器Ⅱ中起始時(shí)Cl2的物質(zhì)的量為0.55 mol
D.若起始時(shí)向容器Ⅰ加入CO0.8mol、Cl20.8mol,達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率大于80%
【答案】C
【解析】A.容器I中前5min的平均反應(yīng)速率v(COCl2)==0.32mol/L?min-1,依據(jù)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比,則V(CO)=V(COCl2)=0.32mol/L?min-1,故A錯(cuò)誤;B.依據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知:Ⅱ和Ⅲ為等效平衡,升高溫度,COCl2物質(zhì)的量減小,說明平衡向逆向移動(dòng),則逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),故B錯(cuò)誤;
C.依據(jù)方程式:CO(g)+Cl2(g)?C0Cl2(g),可知:
??????? CO(g)+Cl2(g)?C0Cl2(g)
起始濃度(mol/L)? 2??? 2??? 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)?1.6??? 1.6?? 1.6
平衡濃度(mol/L)?0.4??? 0.4??? 1.6
反應(yīng)平衡常數(shù)K==10,平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率:×100%=80%;
依據(jù)Ⅱ中數(shù)據(jù),結(jié)合方程式可知:
???????? CO(g)+Cl2(g)?C0Cl2(g)
起始濃度(mol/L)? ?2?? 2a???? 0
轉(zhuǎn)化濃度?(mol/L)? 1??? 1??? 1
平衡濃度?(mol/L)? 1?? 2a-1??? 1
Ⅰ和Ⅱ溫度相同則平衡常數(shù)相同則:K==10,解得:a=0.55mol,故C正確;
D.CO(g)+Cl2(g)?C0Cl2(g)為氣體體積減小的反應(yīng),若起始時(shí)向容器I加入CO0.8mol,Cl20.8mol,相當(dāng)于給體現(xiàn)減壓,減壓平衡向系數(shù)大的方向移動(dòng),平衡轉(zhuǎn)化率降低,小于80%,故D錯(cuò)誤。
7.在一定溫度下,反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是
A.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2,同時(shí)就有nmolHI 生成
B.單位時(shí)間內(nèi)有nmolH2生成,同時(shí)就有nmolI2生成
C.容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化
D.容器內(nèi)混合氣體的顏色不再變化
【答案】D
【解析】A.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2,同時(shí)就有nmolHI生成,正、逆反應(yīng)速率不相等,沒有達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B.單位時(shí)間內(nèi)有nmolH2生成,同時(shí)就有nmolI2生成,只表示逆反應(yīng),不能表明達(dá)到平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;C.該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),氣體的總物質(zhì)的量始終不變,體系內(nèi)總壓強(qiáng)始終不變,容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化不能表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;D.容器內(nèi)混合氣體的顏色不再變化,即I2(g)的濃度不再改變,表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確。
8.臭氧是理想的煙氣脫硝劑,其脫硝反應(yīng)為:2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,下列由該反應(yīng)相關(guān)圖像作出的判斷正確的是()
A
B
C
D
升高溫度,正反應(yīng)方向平衡常數(shù)減小
0~3s內(nèi),反應(yīng)速率為:v(NO2)=0.2 mol·L-1·s-1
t1時(shí)僅加入催化劑,平衡正向移動(dòng)
達(dá)平衡時(shí),僅改變x,則x為c(O2)
【答案】B
【解析】A.達(dá)到平衡后,升高溫度平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)增大,故A錯(cuò)誤;B.0~3s內(nèi),反應(yīng)速率為v(NO2)= =0.2mol?L-1?s-1,故B正確;C.催化劑同等程度增大正逆反應(yīng)速率,不影響平衡移動(dòng),故C錯(cuò)誤;D.x為c(O2)時(shí),增大濃度,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率減小,與圖象不符,故D錯(cuò)誤。
9.工業(yè)上合成氨時(shí)一般采用500℃左右的溫度,其原因是( )
①適當(dāng)提高氨的合成速率;②提高H2的轉(zhuǎn)化率;③提高氨的產(chǎn)量;④催化劑在500℃時(shí)的活性最大
A.只有④ B.①② C.①③④ D.①④
【答案】D
【解析】合成氨發(fā)生:N2+3H22NH3 △H<0;升高溫度可增大反應(yīng)速率,適當(dāng)提高氨的合成速率,故①正確;該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度不是提高轉(zhuǎn)化率,或氨氣的產(chǎn)率故②、③錯(cuò)誤;該溫度時(shí),催化劑的活性最大,有利于增大反應(yīng)速率,提高產(chǎn)量,故④正確,故答案為D。
10.反應(yīng)3A(g)2B(g)+C(g)+Q(Q>0)的反應(yīng)速率隨時(shí)間變化如下圖所示,在t1、t2、t3、t4時(shí)刻都只有一個(gè)條件發(fā)生改變。下列判斷正確的是
A.t6~t7階段,C的百分含量最大
B.t2~t3階段,A的轉(zhuǎn)化率最小
C.t3時(shí),改變因素一定是使用了催化劑
D.t5時(shí),改變因素一定是升高了溫度
【答案】D
【解析】3A(g)2B(g)+C(g)+Q(Q>0)說明該反應(yīng)△H<0,反應(yīng)前后氣體體積不變,壓強(qiáng)對化學(xué)平衡無影響。由圖中反應(yīng)速率的變化可知,t1時(shí)速率增加且平衡逆向移動(dòng),改變條件為增了生成物的濃度,t3時(shí)速率同等程度增加,改變的條件為加入了催化劑或增大了體系壓強(qiáng),t4時(shí)速率同等程度減小,改變的條件為減小了體系壓強(qiáng)或使用了抑制劑,t5時(shí)速率增大且平衡逆向移動(dòng),改變的條件為升高溫度。
t1時(shí)化學(xué)平衡逆向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率減小,C的百分含量減小,t3、t4時(shí)化學(xué)平衡不移動(dòng),t5時(shí)化學(xué)平衡逆向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步減小,C的百分含量進(jìn)一步減小,因此t6~t7階段A的轉(zhuǎn)化率最小,0~t1階段C的百分含量最大。
A.0~t1階段,C的百分含量最大,A錯(cuò)誤;
B.t6~t7階段A的轉(zhuǎn)化率最小,B錯(cuò)誤;
C.t3時(shí)速率同等程度增加,改變的條件為加入了催化劑或增大了體系壓強(qiáng),C錯(cuò)誤;
D.t5時(shí)速率增大且平衡逆向移動(dòng),改變的條件為升高溫度,D正確;
故合理選項(xiàng)是D。
11.在CuCl2溶液中存在如下平衡:[CuCl4]2-(綠色)+4H2O[Cu(H2O)4]2+(藍(lán)色)+4Cl-,下列說法中不正確的是 ( )
A.將CuCl2固體溶于少量水中得到綠色溶液
B.將CuCl2固體溶于大量水中得到藍(lán)色溶液
C.[CuCl4]2?和[Cu(H2O)4]2+都是配離子
D.從上述平衡可以看出[Cu(H2O)4]2+比[CuCl4]2?穩(wěn)定
【答案】D
【解析】A、將CuCl2固體溶于少量水中,則根據(jù)平衡方程式可知,主要是以[CuCl4]2-形式存在,得到綠色溶液,選項(xiàng)A正確;B、將CuCl2固體溶于大量水中,稀釋有利于平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,得到藍(lán)色溶液,選項(xiàng)B正確;C、Cu2+具有空軌道,Cl-、H2O能提供孤電子對,[CuCl4]2?和[Cu(H2O)4]2+都是配離子,選項(xiàng)C正確;D、從上述平衡不能看出[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2?的穩(wěn)定性,選項(xiàng)D不正確。
12.恒溫時(shí)向2 L密閉容器中通入一定量的氣體X和Y,發(fā)生反應(yīng):2X(g)+Y(g)3Z(g) ΔH<0。Y的物質(zhì)的量n(Y)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是
A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.0~5min內(nèi),以X表示的化學(xué)反應(yīng)速率是0.02 mol·L-1·min-1
C.b點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)達(dá)到了最大限度,反應(yīng)停止
D.t0min時(shí),c(Z)=0.75 mol·L-1
【答案】D
【解析】A項(xiàng)、該反應(yīng)的焓變ΔH<0,為放熱反應(yīng),故A錯(cuò)誤;B項(xiàng)、由圖可知,Y的物質(zhì)的量的變化量為(1.0-0.8)mol=0.2mol,0~5min內(nèi),以Y表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(Y)===0.2mol·L-1·min-1,由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比可知,v(X)=2 v(Y)=0.4mol·L-1·min-1,故B錯(cuò)誤;C項(xiàng)、b點(diǎn)時(shí)Y的物質(zhì)的量保持不變,說明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡,平衡時(shí)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)沒有停止,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng)、t0min時(shí),該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡,Y的物質(zhì)的量的變化量為(1.0-0.5)mol=0.5mol,由反應(yīng)變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知,平衡時(shí)c(Z)=3c(Y)=3×=0.75 mol·L-1,故D正確。
13.合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下表是某次反應(yīng)時(shí)NH3的濃度變化:
時(shí)間(min)
0
5
10
15
20
25
c(NH3)(mol·L-1)
0
0.30
0.44
0.50
0.50
0.53
下列說法正確的是
A.0~10 min時(shí),用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.044mol·L-1·min-1
B.增大壓強(qiáng)和降低溫度均能加快合成氨的反應(yīng)速率
C.由圖表可知,該反應(yīng)在15~20 min時(shí)處于化學(xué)平衡狀態(tài)
D.反應(yīng)中氣體混合物的密度保持不變,說明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
【答案】C
【解析】A、由表中數(shù)據(jù)計(jì)算0~10min時(shí),計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率v(NH3)=0.44mol·L-1/10min=0.044mol/(L·min)用,速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,H2表示的平均反應(yīng)速率v(H2)=3v(NH3)/2=3×0.044/2 mol/(L·min)=0.066mol/(L·min),故A錯(cuò)誤;B、降低溫度反應(yīng)速率降低,故B錯(cuò)誤;C、反應(yīng)在15~20 min時(shí),氨的濃度保持不變,處于化學(xué)平衡狀態(tài),故C正確;D、反應(yīng)物和生成物均為氣體,總質(zhì)量始終保持不變,體積也保持不變,反應(yīng)中氣體混合物的密度保持不變,不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤。
14.已知:稀Na3AsO3溶液、稀碘水和稀NaOH溶液混合,發(fā)生如下反應(yīng):AsO33- (aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l) ,反應(yīng)一段時(shí)間后測得c(AsO43-)為a mol·L-1。下列說法能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
A.c(I) = 2a mol·L-1 B.v(I-) = 2v(AsO33-)
C.c(AsO43-)/c(I)不再變化 D.溶液的pH不再變化
【答案】D
【解析】A、當(dāng)c(AsO43-)=a mol·L-1時(shí),由方程式可知濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,此時(shí)c(I-)=2a mol·L-1,不能確定是否達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B、同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,無論是否達(dá)到平衡,都存在v(I-)=2v(AsO33-),故B錯(cuò)誤;C、由方程式可知濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,c(AsO43-)/c(I)=1/2是定值不再變化,不能說明各物質(zhì)的濃度不再變化,無法判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;D、溶液pH不變時(shí),則c(OH-)也保持不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確。
15.某溫度下,在2L恒容密閉容器中投入一定量的A、B發(fā)生反應(yīng):3A(g)+bB(g) cC(g),12s時(shí)生成C的物質(zhì)的量為0.8mol(過程如圖)。下列說法中正確的是( )
A.2s時(shí),A的反應(yīng)速率為0.15mol·L-1·s-1
B.圖中交點(diǎn)時(shí)A的消耗速率等于A的生成速率
C.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比b:c=1:4
D.12s時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始的9/13倍
【答案】A
【解析】A、從反應(yīng)開始到2s時(shí),A的濃度變化量△c=0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L,時(shí)間為2s,故v(A)= =0.15mol/(L?s),選項(xiàng)A正確;B、圖中交點(diǎn)時(shí)A反應(yīng)末達(dá)平衡狀態(tài),反應(yīng)還在向正反應(yīng)方向進(jìn)行,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,故A的消耗速率大于A的生成速率,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C、根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,12s時(shí)B減少了0.2mol/L,C增大了0.4mol/L,故化學(xué)計(jì)量數(shù)之比b:c=0.2:0.4=1:2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D. 12s時(shí)A的濃度變化為0.6mol/L,B減少了0.2mol/L,C增大了0.4mol/L,故b=1,c=2,反應(yīng)中氣體體積不變,容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
16.在兩個(gè)恒容的密閉容器中進(jìn)行下列兩個(gè)可逆反應(yīng):甲:乙:其中能表明甲、乙容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)的是
A.恒溫時(shí),氣體壓強(qiáng)不再改變
B.?dāng)嗔褮溲蹑I速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍
C.混合氣體密度不變
D.單位時(shí)間內(nèi),消耗水蒸氣質(zhì)量與生產(chǎn)氫氣質(zhì)量比為9:1
【答案】B
【解析】A.恒溫時(shí),氣體壓強(qiáng)不再改變,乙反應(yīng)的兩邊氣體的體積相同且都是氣體,壓強(qiáng)始終不變,所以壓強(qiáng)不變無法判斷乙是否達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B.?dāng)嗔褮溲蹑I速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍,說明正逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到了平衡狀態(tài),故B正確;C.混合氣體密度不變,由于乙反應(yīng)的兩邊氣體的體積相同且都是氣體,容器的容積不變,所以密度始終不變,無法判斷乙是否達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;D.單位時(shí)間內(nèi),消耗水質(zhì)量與生成氫氣質(zhì)量比為9:1,水與氫氣的物質(zhì)的量之比為1:1,表示的都是正逆反應(yīng)速率,無法判斷正逆反應(yīng)速率相等,故D錯(cuò)誤。
17.反應(yīng)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H>0,在一定條件下于密閉容器中達(dá)到平衡。下列各項(xiàng)措施中,不能提高乙烷平衡轉(zhuǎn)化率的是( )
A.增大容器容積 B.升高反應(yīng)溫度
C.分離出部分氫氣 D.等容下通入惰性氣體
【答案】D
【解析】A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng),增大反應(yīng)容器的容積,體系的壓強(qiáng)減小,化學(xué)平衡正向移動(dòng),能提高乙烷平衡轉(zhuǎn)化率,A不符合題意;B.該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng),升高反應(yīng)溫度,化學(xué)平衡正向移動(dòng),可提高乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率,B不符合題意;C.分離出部分氫氣,減少了生成物濃度,平衡正向移動(dòng),可提高乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率,C不符合題意;D.等容下通入惰性氣體,體系的總壓強(qiáng)增大,物質(zhì)的濃度不變,因此化學(xué)平衡不移動(dòng),對乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率無影響,D符合題意。
18.在密閉容器中,一定量混合氣體發(fā)生下列反應(yīng):aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) ,達(dá)到平衡后,測得C氣體的濃度為0.5mol/L。恒溫下,將密閉容器的體積縮小為1/2 ,再達(dá)平衡時(shí),測得C氣體的濃度為0.9mol/L。則下列敘述正確的是
A.C的體積分?jǐn)?shù)增大 B.平衡向右移動(dòng)
C.B的轉(zhuǎn)化率提高 D.a(chǎn)+b < c+d
【答案】D
【解析】A項(xiàng)、增大壓強(qiáng),平衡向化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng),生成物C的體積分?jǐn)?shù)減小,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng)、增大壓強(qiáng),平衡向化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng),故B錯(cuò)誤;C項(xiàng)、增大壓強(qiáng),平衡向化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率減小,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng)、增大壓強(qiáng),平衡向化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng),說明反應(yīng)物氣體物質(zhì)的量比生成物小,則a+b<c+d,故D正確。
19.一定溫度下,在體積為10L的密閉容器中,3molX和1molY進(jìn)行應(yīng):2X(g)+Y(g) Z(g),經(jīng)2min達(dá)到平衡,生成0.6mol?Z,下列說法正確的是
A.以X濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.01?mol/(L·s)
B.將容器體積變?yōu)?0L,Z的平衡濃度為原來的1/2
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 k2=0.65
【解析】 (1)隨溫度的升高,混合氣體的顏色變深,說明升高溫度平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);0~60s時(shí)段,N2O4濃度變化為:0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L,v(N2O4)==0.0010mol?L-1?s-1;K1===0.36;
(2)①改變溫度后,N2O4的濃度降低,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),由于正反應(yīng)吸熱,升高溫度平衡正向移動(dòng),故T>100℃;
②平衡時(shí),c(NO2)=0.120mol?L-1+0.0010mol?L-1?s-1×10s×2=0.14mol?L-1,c(N2O4)=0.040mol?L-1-0.0010mol?L-1?s-1×10s=0.030mol?L-1,則平衡常數(shù)K2===0.65。
22.(Ⅰ)已知在448 ℃時(shí),反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49,則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K2為________;反應(yīng)1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為______________________________________。
(Ⅱ)在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________。
(2)該反應(yīng)為________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
(3)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。
A.容器中壓強(qiáng)不變
B.混合氣體中c(CO)不變
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(4)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時(shí)的溫度為________ ℃。
(5)在800 ℃時(shí),發(fā)生上述反應(yīng),某一時(shí)刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L-1,c(H2)為1.5 mol·L-1,c(CO)為1 mol·L-1,c(H2O)為3 mol·L-1,則下一時(shí)刻,反應(yīng)將________(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。
【答案】 7 吸熱 BC 830 逆向
【解析】 (Ⅰ) 反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)與反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)互為逆反應(yīng),平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系,則K2為=;反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)HI(g)的計(jì)量數(shù)為反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)的一半,則K3===7,故答案為:;7;
(Ⅱ) (1)平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=,故答案為:;
(2)通過表中K和t的關(guān)系可知,溫度越高,K值越大,說明升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故答案為:吸熱;
(3)A、該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng),則容器中壓強(qiáng)始終不變,容器中壓強(qiáng)不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);
B、混合氣體中c(CO)不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);
C、υ(H2)正=υ(H2O)逆,則對于氫氣來說正逆反應(yīng)速率相等,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);
D、c(CO2)=c(CO),該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡,濃度關(guān)系取決于反應(yīng)物的起始量和轉(zhuǎn)化率;
故答案為:BC;
(4)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),化學(xué)平衡常數(shù)K==1,此時(shí)溫度由表中數(shù)據(jù)可知為830 ℃,故答案為:830;
(5)800 ℃時(shí),濃度熵Qc===1>0.9,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,故答案為:逆向。
23.在恒溫2L密閉容器中通入氣體X并發(fā)生反應(yīng):2X(g) Y(g) ΔH”“ 71.4% 0.125mol·L-1·min-1 ①③ ②④
【解析】 (1)關(guān)鍵圖象可知:在t1后,CO濃度增大、CO2濃度減小,說明反應(yīng)未達(dá)到平衡,正向進(jìn)行,因此V正>V逆;
(2)根據(jù)圖象可知:在反應(yīng)開始時(shí)加入了CO2濃度是0.7mol/L,平衡時(shí)CO2濃度是0.2mol/L,反應(yīng)轉(zhuǎn)化的濃度是0.5mol/L,所以CO2在4分鐘內(nèi),達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為×100%=×100%=71.4%;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義式可知在4分鐘內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)==0.125mol·L-1·min-1;
(3)①降低溫度,物質(zhì)的內(nèi)能降低,活化分子數(shù)減小,有效碰撞次數(shù)減少,化學(xué)反應(yīng)速率降低,①符合題意;
②由于固體的濃度不變,所以減少鐵粉的質(zhì)量,物質(zhì)的反應(yīng)速率不變,②不符合題意;
③保持壓強(qiáng)不變,充入He使容器的體積增大,反應(yīng)體系是物質(zhì)濃度降低,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少,有效碰撞次數(shù)減少,化學(xué)反應(yīng)速率降低,③符合題意;
④保持體積不變,充入He使體系壓強(qiáng)增大,由于體系內(nèi)的物質(zhì)濃度不變,所以化學(xué)反應(yīng)速率不變,④不符合題意;
故合理選項(xiàng)是①③;
(4)①未指明反應(yīng)是正向還是逆向進(jìn)行,因此不能判斷是否為平衡狀態(tài),①錯(cuò)誤;
②單位時(shí)間內(nèi)生成n molCO2的同時(shí)必然會消耗nmolCO,又生成n mol CO,則CO的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),②正確;
③該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),任何條件下體系的壓強(qiáng)都不變,因此不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否為平衡狀態(tài),③錯(cuò)誤;
④反應(yīng)前后氣體的體積不變,而氣體的質(zhì)量會發(fā)生變化,則氣體的摩爾質(zhì)量會發(fā)生變化,由于摩爾質(zhì)量當(dāng)以g/mol為單位時(shí),數(shù)值上等于物質(zhì)的相對分子質(zhì)量,所以若容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),④正確;
故合理選項(xiàng)是②④。
25.某化學(xué)反應(yīng)2A(g)??B(g)+D(g)在體積為1L密閉容器中分別在下列四種不同條件下進(jìn)行,B、D起始物質(zhì)的量為0,反應(yīng)物A的物質(zhì)的量(mol)隨反應(yīng)時(shí)間(min)的變化情況如下表:
???????? 時(shí)間
實(shí)驗(yàn)序號
1
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
c2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
c3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根據(jù)上述數(shù)據(jù),完成下列填空:
(1)實(shí)驗(yàn)1中,在10~20 min時(shí)間內(nèi),以A的速率表示的平均反應(yīng)速率為________mol·L-1·min-1。
(2)實(shí)驗(yàn)2中,A的初始濃度C2=______mol·L-1,反應(yīng)經(jīng)20 min就達(dá)到平衡,可推測實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是_______________。
(3)設(shè)實(shí)驗(yàn)3的化學(xué)反應(yīng)速率為υ3,實(shí)驗(yàn)1的化學(xué)反應(yīng)速率為υ1,則υ3?______υ1(填“>”“=”或“<”),且C3為_________mol·L-1。
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推測該反應(yīng)的正反應(yīng)是_________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)
(5)向?qū)嶒?yàn)2的平衡體系中充入A、B、D各0.5mol 平衡_______________移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)
【答案】0.013 1.0 催化劑 > 1.2 吸熱 逆向
【解析】
(1)在實(shí)驗(yàn)1,反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)A的濃度減少0.80-0.67=0.13mol/L,所以A的平均反應(yīng)速率為v(A)=Δc/Δt=0.13mol/L÷10min=0.013mol/(L·min),故答案為:0.013。
(2)該反應(yīng)是反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng),實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2溫度相同,實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)A的物質(zhì)的量濃度相同,且B、D的起始濃度為0,所以兩組實(shí)驗(yàn)中A的起始濃度相同均為1.0mol/L,溫度相同,達(dá)平衡后A的物質(zhì)的量濃度相同且達(dá)到時(shí)實(shí)驗(yàn)2的時(shí)間較短,所以實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1是等效平衡,所以實(shí)驗(yàn)2只能是使用了催化劑,故答案為:1.0,催化劑。
(3)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為υ3,實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為υ1,實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3相比較,溫度相同,10~20 min時(shí),實(shí)驗(yàn)3的濃度減少量大于實(shí)驗(yàn)1的,所以實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率大于實(shí)驗(yàn)1的,即υ3>υ1,
實(shí)驗(yàn)1在40min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,
2A(g)B(g)+D(g)
起始(mol/L) 1.0 0 0
反應(yīng)(mol/L) 0.50 0.25 0.25
平衡(mol/L) 0.50 0.25 0.25
該溫度下的平衡常數(shù)K==0.25
實(shí)驗(yàn)3的溫度與實(shí)驗(yàn)1的溫度相同,溫度不變,平衡常數(shù)是不變的,
2A(g)B(g)+D(g)
起始(mol/L) C3 0 0
反應(yīng)(mol/L) 0.6 0.30 0.30
平衡(mol/L)C3-0.6 0.30 0.30
該溫度下的平衡常數(shù)K==0.25,解得C3=1.2mol/L。
故答案為:>,1.2。
(4)比較實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1,由于實(shí)驗(yàn)4的溫度高于實(shí)驗(yàn)1,而開始時(shí)的物質(zhì)濃度相同,達(dá)到平衡時(shí)的濃度實(shí)驗(yàn)1高,說明升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),由于升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),所以正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng),故答案為:吸熱。
(5)實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1溫度相同,則平衡常數(shù)K=0.25,向?qū)嶒?yàn)2的平衡體系中充入A、B、D各0.5mol,則
2A(g)B(g)+D(g)
平衡(mol/L) 0.50 0.25 0.25
再充入0.5mol 1.0 0.75 0.75
Q==0.5625,Q>K,則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故答案為:逆向。
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