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1.下列关于可逆反应达到化学反应限度的说法错误的是( )
A.转变外界条件不能转变化学反应限度
B.正、逆反应速率相等
C.各组分的含量不随时间而变化
D.是动态平衡
解析:选A。化学反应限度可以通过转变外界条件来转变。
2.在确定量的密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
D.SO3为0.40 mol·L-1
解析:选B。本题考查可逆反应的特征,可接受极端假设法解题。设容器容积为1 L。
假设SO2全部转化为SO3,依据化学方程式可知:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
2 mol 1 mol 2 mol
0.2 mol 0.1 mol 0.2 mol
生成SO3 0.2 mol,则SO3共(0.2 mol+0.2 mol)=0.4 mol,SO2、O2的物质的量为0;
假设SO3全部分解为SO2和O2,依据化学方程式可知:
2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)
2 mol 2 mol 1 mol
0.2 mol 0.2 mol 0.1 mol
生成SO2 0.2 mol,则SO2共(0.2 mol+0.2 mol)=0.4 mol,生成O2 0.1 mol,则O2共(0.1 mol+0.1 mol)=0.2 mol。而实际上可逆反应不行能进行到底,任何一种反应物或生成物都不行能被完全消耗。所以从反应进行达到确定程度时,SO2、O2、SO3的浓度大小有一个范围:SO2的浓度介于0~0.4 mol·L-1之间,不行能为0或0.4 mol·L-1;SO3的浓度介于0~0.4 mol·L-1之间,也不行能为0或0.4 mol·L-1;O2的浓度介于0~0.2 mol·L-1之间,不行能为0或0.2 mol·L-1,因此A、D错误,B正确。当SO2消耗时,SO3生成;当SO3消耗时,SO2生成,所以依据元素守恒,C错误。
3.下列各关系式中能说明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是( )
A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)
解析:选C。A项中都是正反应速率,不能确定是否达到平衡;B项说明v正(N2)≠v逆(N2),不是平衡状态;C项中v正(H2)=v逆(H2),处于平衡状态;D项v正(N2)≠v逆(N2),不是平衡状态。
4.(2022·高考北京卷)确定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽视不计)( )
A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol/(L·min)
B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2 mol/(L·min)
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol/L
D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
解析:选C。2H2O22H2O+O2↑。
A.6 min时,生成O2的物质的量n(O2)=
=1×10-3 mol,依据反应方程式,消耗n(H2O2)=2×10-3 mol,所以0~6 min时,v(H2O2)=≈3.3×10-2 mol/(L·min),A正确。B.6~10 min时,生成O2的物质的量n(O2)=≈0.335×10-3 mol,依据反应方程式,消耗n(H2O2)=0.335×10-3 mol×2=0.67×10-3 mol,6~10 min时,v(H2O2)=≈1.68×10-2 mol/(L·min)<3.3×10-2 mol/(L·min),B正确。C.反应至6 min时,消耗n(H2O2)=2×10-3 mol,剩余n(H2O2)=0.40 mol/L×0.01 L-2×10-3 mol=2×10-3 mol,c(H2O2)==0.20 mol/L,C错误。D.反应至6 min时,消耗n(H2O2)=2×10-3 mol,n(H2O2)总=4×10-3 mol,所以H2O2分解了50%,D正确。
5.如图所示,烧瓶A、B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体,中间用止水夹K夹紧,烧杯甲中盛放100 mL 6 mol·L-1的盐酸,烧杯乙中盛放100 mL冷水,两烧杯液体温度相同。
(1)写出烧瓶中存在的反应的化学方程式:____________________________,试验前烧瓶中气体呈________色。
(2)现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体,同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体,搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度,发觉甲中温度________,乙中温度________,缘由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
同时发觉A瓶中气体颜色变深,B瓶中气体颜色变浅。
(3)由此,该小组同学得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)NO2和N2O4两种气体存在以下平衡:
2NO2N2O4,即烧瓶中气体为红棕色。
(红棕色) (无色)
(2)NaOH与HCl反应放出热量,使溶液温度上升。NH4NO3晶体溶于水吸取热量,使溶液温度降低。
(3)通过对比甲、乙两烧瓶与原气体颜色变化可知温度对化学平衡的影响。
答案:(1)2NO2N2O4 红棕
(2)上升 降低 甲中NaOH固体放入稀盐酸中,溶解放热,与HCl反应也要放热,使溶液温度上升。乙中NH4NO3固体溶于水吸取热量,使溶液温度降低
(3)温度上升时,气体颜色变深,证明NO2百分含量增大,即平衡2NO2N2O4向生成NO2的方向移动;温度降低,气体颜色变浅,证明N2O4的百分含量增大,即平衡2NO2N2O4向生成N2O4的方向移动
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