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备战高考化学 化学反应速率与程度 培优练习(含答案)含答案
一、化学反应速率与程度练习题(含详细答案解析)
1.能源与材料、信息一起被称为现代社会发展三大支柱。面对能源枯竭危机,提高能源运用率和开辟新能源是处理这一问题两个重要方向。
(1)化学反应速率和程度与生产、生活亲密有关,这是化学学科关注方面之一。某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化,在400mL稀盐酸中加入足量锌粉,用排水法搜集反应放出氢气,试验记录如下(合计值):
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标况)
100
240
464
576
620
①哪一段时间内反应速率最大:__________min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)。
②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。他事先在盐酸中加入等体积下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气量。你认为可行是____________(填字母序号)。
A.KCl溶液 B.浓盐酸 C.蒸馏水 D.CuSO4溶液
(2)如图为原电池装置示意图:
①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,作负极分别是_______(填字母)。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入浓硝酸溶液中形成原电池负极反应式:_______________。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时总反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。写出B电极反应式:________;该电池在工作时,A电极质量将_____(填“增长”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3,则转移电子数目为_______。
【答案】2~3 AC B Cu-2e−=Cu2+ Fe3++e−=Fe2+ 减小 0.1NA
【解析】
【分析】
(1)①先分析各个时间段生成氢气体积,然后确定反应速率最大时间段。
②A.加入KCl溶液,相称于加水稀释;
B.加入浓盐酸,增大c(H+);
C.加入蒸馏水,稀释盐酸;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池。
(2)①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝发生钝化,铜失电子发生反应;一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中负极。
由此可写出插入浓硝酸溶液中形成原电池负极反应式。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极,Fe3+得电子生成Fe2+;该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子数目。
【详解】
(1)①在1min时间间隔内,生成氢气体积分别为140mL、224mL、112mL、44mL,从而确定反应速率最大时间段为2~3min。答案为:2~3;
②A.加入KCl溶液,相称于加水稀释,反应速率减慢但不影响生成氢气体积,A符合题意;
B.加入浓盐酸,增大c(H+),反应速率加紧且生成氢气体积增多,B不合题意;
C.加入蒸馏水,稀释盐酸,反应速率减慢但不影响生成氢气体积,C符合题意;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池,反应速率加紧但不影响氢气总量;
故选AC。答案为:AC;
(2)①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝发生钝化,铜失电子发生反应;一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中负极分别为铜片、铝片,故选B。由此可写出插入浓硝酸溶液中形成原电池负极反应式为Cu-2e−=Cu2+。答案为:B;Cu-2e−=Cu2+;
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极上Fe3+得电子生成Fe2+,电极反应式为Fe3++e−=Fe2+;该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液,A电极质量将减小。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子数目为0.1NA。答案为:减小;0.1NA。
【点睛】
虽然铝金属活动性比铜强,但由于在常温下,铝表面形成钝化膜,制止了铝与浓硝酸深入反应,因此铝与浓硝酸反应不能持续进行,铝作正极,铜作负极。
2.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率原因。一试验小组欲通过测定单位时间内生成CO2速率,探究某种影响化学反应速率原因,设计试验方案如下(KMnO4溶液已酸化):
试验序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.1 mol·L-1H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1KMnO4溶液
②
20 mL 0.2 mol·L-1H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1KMnO4溶液
(1)该反应离子方程式___________________________。(已知H2C2O4是二元弱酸)
(2)该试验探究是_____________原因对化学反应速率影响。相似时间内针筒中所得CO2体积大小关系是_________________<_____________(填试验序号)。
(3)若试验①在2 min末搜集了2.24 mL CO2(原则状况下),则在2 min末, c(MnO4-)=__________mol/L(假设混合液体积为50mL)
(4)除通过测定一定期间内CO2体积来比较反应速率,本试验还可通过测定_____________来比较化学反应速率。(一条即可)
(5)小组同学发现反应速率总是如图,其中t1~t2时间内速率变快重要原因也许是:
①__________________________;②__________________________。
【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 浓度 ① ② 0.0056 KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相似体积气体所需时间 该反应放热 产物Mn2+是反应催化剂
【解析】
【详解】
(1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,把草酸氧化成CO2,根据化合价升降法进行配平,其离子反应方程式为:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(2)对比表格数据可知,草酸浓度不一样样,因此是探究浓度对化学反应速率影响,浓度越大,反应速率越快,则①<②;
(3)根据反应方程式并结合CO2体积,求出消耗n(KMnO4)= 2×10-5mol,剩余n(KMnO4)=(30×10-3×0.01-2×10-5)mol=2.8×10-4mol,c(KMnO4)=2.8×10-4mol÷50×10-3L=0.0056mol·L-1;
(4)除通过测定一定期间内CO2体积来比较反应速率,还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相似体积气体所需时间来比较化学反应速率;
(5)t1~t2时间内速率变快重要原因也许是:①此反应是放热反应,温度升高,虽然反应物浓度减少,但温度起决定作用;②也许产生Mn2+是反应催化剂,加紧反应速率。
3.在一定体积密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t关系如下表所示:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答问题:
(1)该反应化学平衡常数体现式:K=___;
(2)该反应为___(填“吸热”或“放热”)反应;
(3)下列说法中能阐明该反应达平衡状态是___;
A.容器中压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.混合气体密度不变
D.c(CO)=c(CO2)
E.化学平衡常数K不变
F.单位时间内生成CO分子数与生成H2O分子数相等
(4)某温度下,各物质平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时温度为___。
【答案】 吸热 BE 830℃
【解析】
【分析】
(1)化学平衡常数等于生成物浓度化学计量多次幂乘积除以各反应物浓度化学计量多次幂乘积所得比值;
(2)随温度升高,平衡常数增大,阐明升高温度平衡正向移动;
(3)根据平衡标志判断;
(4)某温度下, c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),即K== 1;
【详解】
(1)根据平衡常数定义,该反应化学平衡常数体现式K=
(2)随温度升高,平衡常数增大,阐明升高温度平衡正向移动,因此正反应为吸热反应;
(3)A. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应前后气体系数和相等,容器中压强是恒量,压强不变,不一定平衡,故不选A;
B. 根据化学平衡定义,浓度不变一定平衡,因此混合气体中c(CO)不变一定达到平衡状态,故选B;
C. 反应前后气体质量不变、容器体积不变,根据,混合气体密度是恒量,混合气体密度不变,反应不一定平衡,故不选C;
D. 反应达到平衡时,浓度不再变化,c(CO)=c(CO2)不能判断浓度与否变化,因此反应不一定平衡,故不选D;
E. 正反应吸热,温度是变量,平衡常数只与温度有关,化学平衡常数K不变,阐明温度不变,反应一定达到平衡状态,故选E;
F.单位时间内生成CO分子数与生成H2O分子数相等,不能判断正逆反应速率与否相等,反应不一定平衡,故不选F;
(4)某温度下, c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),即K = =1,根据表格数据,此时温度为830℃。
4.Ⅰ.某试验小组对H2O2分解做了如下探究。下表是该试验小组研究影响H2O2分解速率原因时记录一组数据,将质量相似但状态不一样MnO2分别加入盛有15 mL 5%H2O2溶液大试管中,并用带火星木条测试,成果如下:
MnO2
触摸试管状况
观测成果
反应完毕所需时间
粉末状
很烫
剧烈反应,带火星木条复燃
3.5 min
块状
微热
反应较慢,火星红亮但木条未复燃
30 min
(1)写出上述试验中发生反应化学方程式:_______________________________。
(2)试验成果表明,催化剂催化效果与________有关。
(3)某同学在10 mL H2O2 溶液中加入一定量二氧化锰,放出气体体积(原则状况)与反应时间关系如图所示,则A、B、C三点所示即时反应速率最慢是______。
Ⅱ.某反应在体积为5 L恒容密闭容器中进行, 在0~3分钟内各物质量变化状况如下图所示(A,B,C均为气体,且A气体有颜色)。
(4)该反应化学方程式为________________。
(5)反应开始至2分钟时,B平均反应速率为____。
(6)下列措施能使该反应加紧是__(仅变化一种条件)。
a.减少温度 b.缩小容积 c.使用效率更高更合适催化剂
(7)能阐明该反应已达到平衡状态是___________(填序号)。
①单位时间内生成n mol B同步生成2n mol C
②单位时间内生成n mol B同步生成2n mol A
③容器内压强不再随时间而发生变化状态
④用C、A、B物质量浓度变化表达反应速率比为2:2:1状态
⑤混合气体颜色不再变化状态
⑥混合气体密度不再变化状态
⑦v逆(A)=v正(C)
(8)由图求得平衡时A转化率为__________。
【答案】2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂颗粒大小 C 2A + B 2C 0.1mol·(L·min)-1 bc ①③⑤⑦ 40%
【解析】
【分析】
【详解】
Ⅰ.(1)在催化剂二氧化锰作用下双氧水分解生成氧气和水,发生反应化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。
(2)根据表中数据可知粉末状二氧化锰催化效果好,即试验成果表明,催化剂催化效果与催化剂颗粒大小有关。
(3)曲线斜率越大,反应速率越快,则A、B、C三点所示即时反应速率最慢是C点。
Ⅱ.(4)根据图像可知2min时各物质物质量不再发生变化,此时A和B分别减少2mol、1mol,C增长2mol,因此该反应化学方程式为2A+B2C。
(5)反应开始至2分钟时,B平均反应速率为=0.1mol·(L·min)-1。
(6)a.减少温度,反应速率减小,a错误;b.缩小容积,压强增大,反应速率加紧,b对;c.使用效率更高更合适催化剂,反应速率加紧,c对;答案选bc;
(7)①单位时间内生成nmol B同步生成2nmol C表达正、逆反应速率相等,能阐明;②单位时间内生成nmol B同步生成2nmol A均表达逆反应速率,不能阐明;③正反应体积减小,容器内压强不再随时间而发生变化状态能阐明;④用C、A、B物质量浓度变化表达反应速率比为2:2:1状态不能阐明;⑤混合气体颜色不再变化状态,阐明A浓度不再发生变化,能阐明;⑥密度是混合气质量和容器容积比值,在反应过程中质量和容积一直是不变,因此混合气体密度不再变化状态不能阐明;⑦v逆(A)=v正(C) 表达正逆反应速率相等,能阐明;答案选①③⑤⑦;
(8)由图求得平衡时A转化率为2/5×100%=40%。
【点睛】
平衡状态判断是解答易错点,注意可逆反应达到平衡状态有两个关键判断根据:①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各构成成分百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应与否达到平衡状态,对于随反应发生而发生变化物理量假如不变了,即阐明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应与否达到平衡状态,关键是看给定条件能否推出参与反应任一物质物质量不再发生变化。
5.将气体A、B置于固定容积为2L密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g),反应进行到10 s末,达到平衡,测得A物质量为1.8mol,B物质量为0.6mol,C物质量为0.8mol。
(1)用C表达10s内反应平均反应速率为_____________。
(2)反应前A物质量浓度是_________。
(3)10 s末,生成物D浓度为________。
(4)平衡后,若变化下列条件,生成D速率怎样变化(填“增大”、“减小”或“不变”):
①减少温度____;②增大A浓度_____;③恒容下充入氖气________。
(5)下列论述能阐明该反应已达到化学平衡状态是(填标号)_________。
A.v(B)=2v(C)
B.容器内压强不再发生变化
C.A体积分数不再发生变化
D.器内气体密度不再发生变化
E.相似时间内消耗n molB同步生成2n molD
(6)将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应:NH4I(s)⇌NH3(g)+HI(g),2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)。当反应达到平衡时,c(H2)=0.5mol·L−1,c(HI)=4mol·L−1,则NH3浓度为_______________。
【答案】0.04mol/(L∙s) 1.5mol/L 0.4mol/L 减小 增大 不变 C 5mol·L−1
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由题可知,10s内,C物质量增长了0.8mol,容器容积为2L,因此用C表达反应速率为:;
(2)由题可知,平衡时A物质量为1.8mol,且容器中C物质量为0.8mol;又由于发生反应方程式为:,因此反应过程中消耗A为1.2mol,那么初始A为3mol,浓度即1.5mol/L;
(3)由于初始时,只向容器中加入了A和B,且平衡时生成C物质量为0.8mol,又由于C和D化学计量系数相似,因此生成D也是0.8mol,那么浓度即为0.4mol/L;
(4)①减少温度会使反应速率下降,因此生成D速率减小;
②增大A浓度会使反应速率增大,生成D速率增大;
③恒容条件充入惰性气体,与反应有关各组分浓度不变,反应速率不变,因此生成D速率也不变;
(5)A.由选项中给出关系并不能推出正逆反应速率相等关系,因此无法证明反应处在平衡状态,A项错误;
B.该反应气体总量保持不变,由公式,恒温恒容条件下,容器内压强恒定与与否平衡无关,B项错误;
C.A体积分数不变,即浓度不再变化,阐明该反应一定处在平衡状态,C项对;
D.根据公式:,容器内气体总质量恒定,总体积也恒定,因此密度为定值,与与否平衡无关,D项错误;
E.消耗B和生成D过程都是正反应过程,由选项中条件并不能证明正逆反应速率相等,因此不一定平衡,E项错误;
答案选C;
(6)由题可知,NH4I分解产生等量HI和NH3;HI分解又会产生H2和I2;由于此时容器内c(H2)=0.5mol/L,阐明HI分解生成H2时消耗浓度为0.5mol/L×2=1mol/L,又由于容器内c(HI)=4mol/L,因此生成HI总浓度为5mol/L,那么容器内NH3浓度为5mol/L。
【点睛】
通过反应速率描述可逆反应达到平衡状态,若针对于同一物质,则需要有该物质生成速率与消耗速率相等关系成立;若针对同一侧不一样物质,则需要一种描述消耗速率,另一种描述生成速率,并且两者之比等于对应化学计量系数比;若针对是方程式两侧不一样物质,则需要都描述物质生成速率或消耗速率,并且速率之比等于对应化学计量系数比。
6.已知:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+52.70kJ·mol-1
(1)在恒温、恒容密闭容器中,进行上述反应时,下列描述中,能阐明该反应已达到平衡是___。
A.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
B.容器中气体平均相对分子质量不随时间而变化
C.容器中气体密度不随时间而变化
D.容器中气体分子总数不随时间而变化
(2)t℃恒温下,在固定容积为2L密闭容器中充入0.054molN2O4,30秒后达到平衡,测得容器中含n(NO2)=0.06mol,则t℃时反应N2O4(g)2NO2(g)平衡常数K=___。若向容器内继续通入少许N2O4,则平衡___移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后NO2体积分数__原平衡时NO2体积分数(填“不小于”、“不不小于”或“等于”)。
(3)取五等份NO2,分别加入到温度不一样、容积相似恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)。反应相似时间后,分别测定体系中NO2百分含量(NO2%),并作出其百分含量随反应温度(T)变化关系图。下列示意图中,也许与试验成果相符是___。
【答案】BD 0.075mol·L-1 向正反应方向 不不小于 BD
【解析】
【分析】
(1)根据平衡标志判断;
(2)K= ;增大反应物浓度平衡正向移动;
(3)该反应是体积减小、放热可逆反应,因此反应达到平衡后,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2含量增大;
【详解】
(1)A.反应达到平衡状态,正逆反应速率比等于系数比,因此2v正(N2O4)=v逆(NO2)时,反应不平衡,故不选A;
B. 反应前后气体物质量不一样,根据,平均相对分子质量是变量,若容器中气体平均相对分子质量不随时间而变化,反应一定达到平衡状态,故选B;
C. 根据,反应在恒容密闭容器中进行,密度是恒量,容器中气体密度不随时间而变化,反应不一定达到平衡状态,故不选C;
D. 反应前后气体物质量不一样,分子数是变量,容器中气体分子总数不随时间而变化,一定达到平衡状态,故选D。
答案选BD。
(2)
K==0.075mol·L-1;增大反应物浓度平衡正向移动,若向容器内继续通入少许N2O4,则平衡向正反应方向移动;再次达到平衡,相称于加压,N2O4转化率减小,NO2体积分数不不小于原平衡时NO2体积分数;
(3)A.该反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2含量增大,故A错误;
B.若5个容器在反应相似时间下,均已达到平衡,由于该反应是放热反应,温度越高,平衡向逆反应方向移动,NO2百分含量随温度升高而升高,故B对;
C.该反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2含量增大,故C错误;
D.若5个容器中有未达到平衡状态,那么温度越高,反应速率越大,会出现温度高NO2转化得快,导致NO2百分含量少状况,在D图中转折点为平衡状态,转折点左侧为未平衡状态,右侧为平衡状态,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故D对。
答案选BD。
7.某温度下,在一种2L密闭容器中,X、Y、Z三种物质物质量随时间变化曲线如图所示。根据图中数据,填写下列空白:
(1)从开始至2min,X平均反应速率为__。
(2)该反应化学方程式为___。
(3)1min时,v(正)__v(逆),2min时,v(正)__v(逆)。(填“>”或“<”或“=”)。
(4)上述反应在甲、乙两个相似容器内同步进行,分别测得甲中v(X)=9mol·L-1·min-1,乙中v(Y)=0.5mol·L-1·s-1,则___中反应更快。
(5)若X、Y、Z均为气体,在2min时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X化学反应速率将___,若加入适合催化剂,Y化学反应速率将___。(填“变大”或“不变”或“变小”)。
(6)若X、Y、Z均为气体(容器体积不变),下列能阐明反应已达平衡是___。
a.X、Y、Z三种气体浓度相等
b.气体混合物物质量不再变化
c.反应已经停止
d.反应速率v(X)︰v(Y)=3︰1
e.(单位时间内消耗X物质量):(单位时间内消耗Z物质量)=3︰2
f.混合气体密度不随时间变化
【答案】0.075mol•L-1•min-1 3X+Y2Z > = 乙 不变 变大 be
【解析】
【分析】
由图可知,从反应开始抵达到平衡,X、Y物质量减少,应为反应物,Z物质量增长,应为生成物,从反应开始到第2分钟反应抵达平衡状态,X、Y消耗物质量分别为0.3mol、0.1mol,Z生成物质量为0.2mol,物质量变化量之比为3:1:2,物质量变化之比等于化学计量数之比,则化学方程式为3X+Y2Z,结合v=及平衡特征“等、定”及衍生物理量来解答。
【详解】
(1)从开始至2min,X平均反应速率为=0.075mol/(L•min);
(2)从反应开始到第2分钟反应抵达平衡状态,X、Y消耗物质量分别为0.3mol、0.1mol,Z生成物质量为0.2mol,物质量变化量之比为3:1:2,物质量变化之比等于化学计量数之比,则化学方程式为3X+Y2Z;
(3)1min时,反应正向进行,则正逆反应速率大小关系为:v(正)>v(逆),2min时,反应达到平衡状态,此时v(正)=v(逆);
(4)甲中v(X)=9mol·L-1·min-1,当乙中v(Y)=0.5mol·L-1·s-1时v(X)=3 v(Y)= 1.5mol·L-1·s-1=90mol·L-1·min-1,则乙中反应更快;
(5)若X、Y、Z均为气体,在2min时,向容器中通入氩气(容器体积不变),容器内压强增大,但X、Y、Z浓度均不变,则X化学反应速率将不变;若加入适合催化剂,Y化学反应速率将变大;
(4)a.X、Y、Z三种气体浓度相等,与起始量、转化率有关,不能判定平衡,故a错误;
b.气体混合物物质量不再变化,符合平衡特征“定”,为平衡状态,故b对;
c.平衡状态是动态平衡,速率不等于0,则反应已经停止不能判断是平衡状态,故c错误;
d.反应速率v(X):v(Y)=3:1,不能阐明正反应速率等于逆反应速率,不能判定平衡,故d错误;
e.(单位时间内消耗X物质量):(单位时间内消耗Z物质量)=3:2,阐明X正、逆反应速率相等,为平衡状态,故e对;
f.混合气体质量一直不变,容器体积也不变,密度一直不变,则混合气体密度不随时间变化,无法判断是平衡状态,故f错误;
故答案为be。
【点睛】
化学平衡标志有直接标志和间接标志两大类。一、直接标志:正反应速率=逆反应速率,注意反应速率方向必须有正向和逆向。同步要注意物质之间比例关系,必须符合方程式中化学计量数比值。二、间接标志:①各物质浓度不变;②各物质百分含量不变;③对于气体体积前后变化反应,压强不变是平衡标志;④对于气体体积前后不变化反应,压强不能做标志;⑤对于恒温恒压条件下反应,气体体积前后变化反应密度不变是平衡标志;⑥对于恒温恒容下反应,有非气体物质反应,密度不变是平衡标志。
8.硫酸是重要化工原料,生产过程中SO2催化氧化生成SO3化学反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
(1)试验测得SO2反应生成SO3转化率与温度、压强有关,请根据下表信息,结合工业生产实际,选择最合适生产条件是__。
SO2压强
转化率
温度
1个大气压
5个大气压
10个大气压
15个大气压
400℃
0.9961
0.9972
0.9984
0.9988
500℃
0.9675
0.9767
0.9852
0.9894
600℃
0.8520
0.8897
0.9276
0.9468
(2)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后,变化下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比本来减小是__(填字母)。
A.保持温度和容器体积不变,充入1molO2(g)
B.保持温度和容器体积不变,充入2molSO3(g)
C.减少温度
D.在其他条件不变时,减小容器容积
(3)某温度下,SO2平衡转化率(α)与体系总压强(P)关系如图所示。2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)__K(B)(填“>”、“<”或“=”),B点化学平衡常数是__。
(4)在一种固定容积为5L密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2,t1时刻达到平衡,测得容器中含SO30.18mol。
①tl时刻达到平衡后,变化一种条件使化学反应速率发生如图所示变化,则变化条件是__。
A.体积不变,向容器中通入少许O2
B.体积不变,向容器中通入少许SO2
C.缩小容器体积
D.升高温度
E.体积不变,向容器中通入少许氮气
②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2,则平衡__移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,_mol<n(SO3)<_mol。
【答案】1个大气压和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4
【解析】
【分析】
(1)从表中可以看出,压强越大,SO2转化率越大,但变化不大;温度越高,转化率越小。综合以上分析,应选择低温低压。
(2)A.保持温度和容器体积不变,充入1molO2(g),平衡正向移动,SO2(g)平衡浓度减小;
B.保持温度和容器体积不变,充入2molSO3(g),平衡逆向移动,SO2(g)平衡浓度增大;
C.减少温度,平衡正向移动,SO2(g)平衡浓度减小;
D.在其他条件不变时,减小容器容积,相称于加压,平衡正向移动,SO2(g)平衡浓度增大。
(3)温度一定期,平衡常数不变,由此得出A、B两点平衡常数K(A)与K(B)关系,由于给定压强为0.10MPa,是A点压强,因此应用A点转化率计算化学平衡常数。
(4)在一种固定容积为5L密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2,t1时刻达到平衡,测得容器中含SO30.18mol。
①A.体积不变,向容器中通入少许O2,v正增大,v逆不变;
B.体积不变,向容器中通入少许SO2,v正增大,v逆不变;
C.缩小容器体积,相称于加压,平衡正向移动,v正增大,v逆增大,但v正增大更多;
D.升高温度,平衡逆向移动,v正增大,v逆增大,但 v逆增大更多;
E.体积不变,向容器中通入少许氮气,平衡不发生移动,v正不变,v逆不变。
②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2,相称于加压,平衡正向移动,再次达到平衡后,n(SO3)应比原平衡时浓度二倍要大,但比反应物完全转化要小。
【详解】
(1)从表中可以看出,压强越大,SO2转化率越大,但变化不大;温度越高,转化率越小。综合以上分析,应选择低温低压,故应选择1个大气压和400℃。答案为:1个大气压和400℃;
(2)A.保持温度和容器体积不变,充入1molO2(g),平衡正向移动,SO2(g)平衡浓度减小,A符合题意;
B.保持温度和容器体积不变,充入2molSO3(g),平衡逆向移动,SO2(g)平衡浓度增大,B不合题意;
C.减少温度,平衡正向移动,SO2(g)平衡浓度减小,C符合题意;
D.在其他条件不变时,减小容器容积,相称于加压,虽然平衡正向移动,但SO2(g)平衡浓度仍比原平衡时大,D不合题意;
故选AC;
(3)温度一定期,平衡常数不变,由此得出A、B两点平衡常数K(A)=K(B),由于给定压强为0.10MPa,是A点压强,因此应用A点转化率计算化学平衡常数,从而建立如下三段式:
K==800。答案为:=;800;
(4)①A.体积不变,向容器中通入少许O2,v正增大,v逆不变,A不合题意;
B.体积不变,向容器中通入少许SO2,v正增大,v逆不变,B不合题意;
C.缩小容器体积,相称于加压,平衡正向移动,v正增大,v逆增大,但v正增大更多,C符合题意;
D.升高温度,平衡逆向移动,v正增大,v逆增大,但 v逆增大更多,D不合题意;
E.体积不变,向容器中通入少许氮气,平衡不发生移动,v正不变,v逆不变,E不合题意;
故选C;
②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2,相称于加压,平衡正向移动,再次达到平衡后,n(SO3)应比原平衡时浓度二倍要大,即n(SO3)>0.36mol,但比反应物完全转化要小,即n(SO3)<0.4mol。答案为:正向;0.36mol;0.4mol。
【点睛】
对于SO2转化为SO3反应,虽然加压平衡正向移动,SO2转化率增大很少,但对设备、动力规定提高诸多,从经济上分析不合算,因此应采用常压条件。
9.在一定温度下,体积为2L密闭容器中,NO2和N2O4之间发生反应:2NO2(g)N2O4(g),如图所示。
(1)曲线__(填“X”或“Y”)表达NO2物质量随时间变化曲线。
(2)在0到1min中内用X表达该反应速率是__,该反应达程度时,Y转化率是__。
(3)下列能阐明该反应已达到化学平衡状态是__。(填标号)。
A.v(NO2)=2v(N2O4)
B.容器内压强不再发生变化
C.容器内分子总数不再发生变化
D.容器内N2O4与NO2物质量相似
E.消耗nmolN2O4同步生成2nmolNO2
【答案】Y 0.15mol·L-1·min-1 60% BC
【解析】
【分析】
根据化学计量数,可知NO2变化量是N2O4变化量2倍,从图可知,Y物质量从1mol减少到0.4mol变化了0.6mol,X物质量从0.4mol增长到0.7mol变化了0.3mol,可知Y表达是NO2,X表达N2O4。
【详解】
(1)根据化学计量数,可知NO2变化量是N2O4变化量2倍,从图可知,Y物质量从1mol减少到0.4mol变化了0.6mol,X物质量从0.4mol增长到0.7mol变化了0.3mol,可知Y表达是NO2,X表达N2O4。则Y表达NO2物质量随时间变化曲线;
(2)X表达N2O4,其物质量在0-1min中内从0.4mol增长到0.7mol,则表达化学反应速率是;
Y表达NO2,其物质量从1mol减少到0.4mol变化了0.6mol,转化率;
(3)A.v(NO2)=2v(N2O4),不懂得其表达是正反应速率,还是逆反应速率,无法判断正逆反应速率与否相等,则不能阐明反应已达到平衡状态,A不符合题意;
B.恒温恒容下,压强之比等于物质量之比,该反应前后气体物质量发生变化,则压强发生变化,若压强不变时,则气体物质量不变,阐明反应达到平衡状态,B符合题意;
C.分子总数和总物质量成正比,分子总数不变,则总物质量不变,该反应前后气体物质量发生变化,则当总物质量不变时,反应达到平衡,C符合题意;
D.达到平衡时,各物质物质量不变,不过不能确定NO2和N2O4物质量与否相等,D不符合题意;
E.消耗N2O4表达为逆反应速率,生成NO2表达也为逆反应速率,不能判断正逆反应速率相等,则不能判断反应与否达到平衡,E不符合题意;
综上答案选BC。
10.氮化合物既是一种资源,也会给环境导致危害。
I.氨气是一种重要化工原料。
(1)NH3与CO2在120℃,催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),△H=-xkJ/mol(x>0),其他有关数据如表:
物质
NH3(g)
CO2(g)
CO(NH2)2(s)
H2O(g)
1mol分子中化学键断裂时需要吸取能量/kJ
a
b
z
d
则表中z(用x、a、b、d表达)大小为___。
(2)120℃时,在2L密闭反应容器中充入3molCO2与NH3混合气体,混合气体中NH3体积分数随反应时间变化关系如图2所示,该反应60s内CO2平均反应速率为___。
下列能使正反应化学反应速率加紧措施有___。
①及时分离出尿素 ②升高温度 ③向密闭定容容器中再充入CO2 ④减少温度
Ⅱ.氮氧化物会污染环境。目前,硝酸厂尾气治理可采用NH3与NO在催化剂存在条件下作用,将污染物转化为无污染物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率(已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体)。
(3)写出装置⑤中反应化学方程式___;
(4)装置①和装置②如图4,仪器A中盛放药物名称为___。装置②中,先在试管中加入2-3粒石灰石,注入适量稀硝酸,反应一段时间后,再塞上带有细铜丝胶塞进行后续反应,加入石灰石作用是___。
(5)装置⑥中,小段玻璃管作用是___;装置⑦作用是除去NO,NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO4溶液,同步装置⑦还用来检查氨气与否除尽,若氨气未除尽,可观测到试验现象是___。
【答案】x-d+b+2a 0.0047mol/(L•s) ②③ 4NH3+6NO5N2+6H2O 浓氨水 产生CO2,排出装置中空气,防止NO被氧化 防倒吸 溶液变浑浊
【解析】
【分析】
(1) △H=反应物总键能-生成物总键能。
(2)设参与反应CO2物质量为x,运用三段式建立关系式,求出x,从而可求出该反应60s内CO2平均反应速率。
①尿素呈固态,及时分离出尿素,对反应没有影响;
②升高温度,可加紧反应速率;
③向密闭定容容器中再充入CO2,增大反应物浓度,加紧反应速率;
④减少温度,减慢反应速率。
(3)装置⑤中,NH3、NO在催化剂作用下反应,生成N2和水。
(4)装置①运用浓氨水滴入生石灰中制取氨气。装置②中,先在试管中加入2-3粒石灰石,注入适量稀硝酸,反应一段时间后,再塞上带有细铜丝胶塞进行后续反应,由
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