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課練23 化學(xué)平衡的影響因素及圖像分析
小題狂練
1.[2019天津一中月考]向2 L的恒溫密閉容器中投入2 mol A和1 mol B,發(fā)生可逆反應(yīng):3A(g)+2B(s)2C(g)+D(g) ΔH=-a kJmol-1(a>0)。下列說法正確的是( )
A.升高溫度,正反應(yīng)速率增大,故平衡正向移動
B.混合氣體的密度不再變化能證明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)
C.增加c(A),平衡正向移動,反應(yīng)的平衡常數(shù)增大
D.該反應(yīng)達到平衡時,3v生成(A)=2v生成(C)
答案:B
解析:該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,但平衡逆向移動,A錯誤。B是固體,反應(yīng)正向進行,混合氣體的密度增大,反應(yīng)逆向進行,混合氣體的密度減小,故混合氣體的密度不變時該反應(yīng)達到平衡狀態(tài),B正確。增加c(A),平衡正向移動,由于溫度不變,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,C錯誤。達到平衡時,A、C表示的正、逆反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,則有2v生成(A)=3v生成(C),D錯誤。
2.天然氣與二氧化碳在一定條件下反應(yīng)制備合成氣(CO+H2)的原理是CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。該反應(yīng)達到平衡之后,為了提高CH4的轉(zhuǎn)化率,下列措施正確的是( )
A.增大壓強 B.升高溫度
C.增大CO濃度 D.更換高效催化劑
答案:B
解析:增大壓強,平衡左移,甲烷轉(zhuǎn)化率降低,A項錯誤;升高溫度,平衡右移,甲烷的轉(zhuǎn)化率增大,B項正確;增大CO濃度,平衡左移,CH4的轉(zhuǎn)化率減小,C項錯誤;更換催化劑,只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,平衡不移動,CH4的轉(zhuǎn)化率不變,D項錯誤。
3.[2019山東濟寧模擬]將0.2 molL-1的KI溶液和0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后,取混合液分別完成下列實驗,能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是( )
A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色
B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成
C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有藍色沉淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色
答案:A
解析:將0.2 molL-1的KI溶液和0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合,充分反應(yīng)后Fe3+完全反應(yīng),I-有剩余,若不是可逆反應(yīng),F(xiàn)e3+全部轉(zhuǎn)化為Fe2+,則溶液中無Fe3+。向反應(yīng)后混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,證明混合液中含有Fe3+,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。
4.[2019黑龍江哈爾濱三中驗收]可逆反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g),反應(yīng)過程中混合物中C的百分含量與溫度的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是( )
A.正反應(yīng)速率:v(T3)>v(T4)>v(T2)
B.化學(xué)平衡常數(shù):K(T4)>K(T3)
C.由T1向T2變化時,v正>v逆
D.該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
答案:C
解析:溫度升高,反應(yīng)速率加快,故正反應(yīng)速率v(T4)>v(T3)>v(T2),A錯誤。由圖可知,T3時C的百分含量達最大值,隨后升高溫度,C%減小,說明平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,則平衡常數(shù)K(T4)
v逆,C正確。T3達到平衡狀態(tài)后,升高溫度,C%減小,平衡逆向移動,則有ΔH<0,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),D錯誤。
5.[2019陜西西安八校聯(lián)考]在密閉容器中,一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng)xA(g)+yB(g)zC(g),達到平衡時,測得A的濃度為0.5 molL-1;在溫度不變的條件下,將容器的體積擴大到原來的2倍,重新達到平衡,測得A的濃度降低為0.3 molL-1,下列有關(guān)判斷正確的是( )
A.x+yz,A、B均錯誤。平衡逆向移動,但容器體積增大程度更大,c(B)減小,C錯誤。平衡逆向移動,氣體總物質(zhì)的量增大,且n(C)減小,故C的體積分數(shù)減小,D正確。
6.[2019廣東惠州模擬]將等物質(zhì)的量的X、Y氣體充入某密閉容器中,在一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng)并達到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。當改變某個條件并維持新條件直至新的平衡時,下表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是( )
選項
改變條件
新平衡與原平衡比較
A
升高溫度
X的轉(zhuǎn)化率變小
B
增大壓強
X的濃度變小
C
充入一定量Y
Y的轉(zhuǎn)化率增大
D
使用適當催化劑
X的體積分數(shù)變小
答案:A
解析:升高溫度,平衡逆向移動,則X的轉(zhuǎn)化率變小,A正確。增大壓強,平衡正向移動,由于容器的體積減小,則達到新平衡后X的濃度仍變大,B錯誤。充入一定量的Y,平衡正向移動,X的轉(zhuǎn)化率增大,但Y的轉(zhuǎn)化率減小,C錯誤。使用適當催化劑,可改變化學(xué)反應(yīng)速率,但平衡不移動,則X的體積分數(shù)不變,D錯誤。
7.[2019湖南醴陵聯(lián)考]在容積一定的密閉容器中,充入一定量的NO和足量碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡時c(NO)與溫度T的關(guān)系如圖所示,則下列說法正確的是( )
A.該反應(yīng)的ΔH>0
B.在T2時,若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D,則此時v正>v逆
C.若狀態(tài)B、C、D的壓強分別為pB、pC、pD,則有pC=pD>pB
D.若該反應(yīng)為T1、T2時的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1v逆,B正確。該反應(yīng)前后氣體體積不變,壓強和溫度成正比例關(guān)系,B和D點的溫度均為T2,則有pD=pB;C點溫度高于D點,則有pC>pD,綜上可得壓強:pC>pD=pB,C錯誤。該反應(yīng)的ΔH<0,溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,由于T1K2,D錯誤。
8.[2019山東臨沭一中調(diào)研]已知反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。在一定溫度和壓強下于密閉容器中,該反應(yīng)達到平衡。下列敘述錯誤的是( )
A.保持容器容積不變,充入一定量的N2(g),n(H2)不變
B.減小壓強,c(CO2)減小
C.升高溫度,的值減小
D.更換高效催化劑,CO的轉(zhuǎn)化率增大
答案:D
解析:恒容條件下,充入一定量的N2(g),平衡不移動,則n(H2)不變,A正確。減小壓強,平衡不移動,由于容器的體積增大,則c(CO2)減小,B正確。該反應(yīng)的ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,c(CO)增大,而c(CO2)減小,故的值減小,C正確。更換高效催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率增大,但平衡不移動,則CO的轉(zhuǎn)化率不變,D錯誤。
9.[2019天津和平區(qū)模擬]對反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH,反應(yīng)特點與對應(yīng)的圖像的說法中不正確的是( )
A.圖甲中,若p1>p2,則在較低溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行
B.圖乙中,若T2>T1,則ΔH<0且a+b=c+d
C.圖丙中,t1時刻改變的條件一定是使用了催化劑
D.圖丁中,若ΔH<0,則縱坐標不可能表示的是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
答案:C
解析:圖甲中壓強一定時,溫度越高,平衡體系中A%越大,說明升高溫度,平衡逆向移動,則有ΔH<0;若p1>p2,溫度一定時,壓強越大,平衡體系中A%越小,則有a+b>c+d,ΔS<0;若使ΔH-TΔS<0,則在較低溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行,A正確。圖乙中溫度一定時,增大壓強,A的平衡轉(zhuǎn)化率不變,則有a+b=c+d;壓強一定時,若T2>T1,溫度越高,A的平衡轉(zhuǎn)化率越小,說明升高溫度,平衡逆向移動,則有ΔH<0,B正確。圖丙中t1時刻,改變條件后v正、v逆同等程度地改變,平衡不移動,則改變的條件可能是使用了催化劑,若a+b=c+d改變的條件也可能是增大了壓強,C錯誤。圖丁中溫度為T1時先達到平衡狀態(tài),則溫度:T1>T2;若ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,故縱坐標不可能表示的是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,D正確。
10.[2019湖北荊州質(zhì)檢]下列敘述與對應(yīng)的圖相符的是( )
A.圖甲表示反應(yīng):4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH<0, 在其他條件不變時,改變起始物CO的物質(zhì)的量對此反應(yīng)平衡的影響,則有T10
答案:A
解析:A中反應(yīng)的ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,平衡時φ(N2)減小,則有T1Kc>Ka
D.b、c點均為化學(xué)平衡點,a點未達到平衡且反應(yīng)正向進行
答案:B
解析:根據(jù)圖像可知SO2的起始量越大,混合氣體中SO2的體積分數(shù)不一定變大,A錯誤。SO2越少,O2越多,則SO2的轉(zhuǎn)化率越大,a點轉(zhuǎn)化率最大,B正確。已知該反應(yīng)在一定溫度下進行,溫度不變,平衡常數(shù)不變,故Ka=Kb=Kc,C錯誤。a、b、c三點均為平衡點,D錯誤。
12.常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2 ℃,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。
第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4;
第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至230 ℃制得高純鎳。
下列判斷正確的是( )
A.增加c(CO),平衡正向移動,反應(yīng)的平衡常數(shù)增大
B.第一階段,在30 ℃和50 ℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50 ℃
C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低
D.該反應(yīng)達到平衡時,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
答案:B
解析:第一階段,50 ℃時,反應(yīng)速率較快且Ni(CO)4為氣態(tài),能從反應(yīng)體系中分離出來,B項正確;增加c(CO),平衡正向移動,但平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,A項錯誤;相同溫度下,第二階段與第一階段的平衡常數(shù)互為倒數(shù),則230 ℃時,第二階段的平衡常數(shù)K′=5104,反應(yīng)進行的程度大,故Ni(CO)4分解率較高,C項錯誤;該反應(yīng)達到平衡時,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D項錯誤。
13.[2019咸陽摸底]某可逆反應(yīng)達到平衡后,在t0時刻改變條件,其反應(yīng)速率與時間(t)的關(guān)系如圖所示。圖像對應(yīng)各點的正反應(yīng)速率最大的是( )
A.m B.n C.e D.f
答案:D
解析:根據(jù)圖像知,t0時改變條件,平衡向左移動,逆反應(yīng)速率逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸增大,當達到平衡時,正反應(yīng)速率最大,即f點對應(yīng)的正反應(yīng)速率最大。
14.[2019合肥一檢]在一恒溫恒壓的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):M(g)+N(g)2R(g) ΔH<0,t1時刻達到平衡,在t2時刻改變某一條件,其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.t1時刻的v(正)小于t2時刻的v(正)
B.t2時刻改變的條件是向密閉容器中加R
C.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,M的體積分數(shù)相等
D.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,反應(yīng)的平衡常數(shù)相等
答案:A
解析:據(jù)圖分析,恒溫恒壓下t2時刻改變某一條件,逆反應(yīng)速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,根據(jù)等效平衡原理,t2時刻改變的條件是向密閉容器中加入R,B項正確;t1時刻反應(yīng)達到平衡,v(正)=v(逆),而t2時刻加入了R,v(正)瞬時減小,v(逆)瞬間增大,故t1時刻的v(正)大于t2時刻的v(正),A項錯誤;Ⅰ、Ⅱ兩過程達到的平衡等效,M的體積分數(shù)相等,C項正確;Ⅰ、Ⅱ兩過程的溫度相同,則反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,D項正確。
15.[2019日照質(zhì)量檢測]T ℃時,在恒容密閉容器中充入一定量的H2和CO,在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。反應(yīng)達到平衡時,CH3OH的體積分數(shù)與的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)達平衡時,升高體系溫度,CO轉(zhuǎn)化率升高
B.反應(yīng)達平衡時,再充入一定量的Ar,平衡右移,平衡常數(shù)不變
C.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
D.=2.5時達到平衡狀態(tài),CH3OH的體積分數(shù)可能是圖中的F點
答案:D
解析:氣體投料比等于化學(xué)計量數(shù)之比時,平衡時生成物的體積分數(shù)最大,當=2.5時,達到平衡狀態(tài),CH3OH的體積分數(shù)比C點時對應(yīng)的CH3OH的體積分數(shù)小,可能是圖中的F點,D項正確。該反應(yīng)的ΔH<0,反應(yīng)達平衡時,升高體系溫度,平衡逆向移動,CO的轉(zhuǎn)化率降低,A項錯誤;該反應(yīng)在T ℃下在恒容密閉容器中進行,反應(yīng)達平衡時,再充入一定量Ar,平衡不移動,溫度不變平衡常數(shù)不變,B項錯誤;因該反應(yīng)前后均是氣體,故混合氣體的總質(zhì)量不變,又容器容積不變,故混合氣體的密度始終保持不變,C項錯誤。
16.[2019陜西摸底]在一定條件下,利用CO2合成CH3OH的反應(yīng)為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1,研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)過程中會發(fā)生副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2,溫度對CH3OH、CO的產(chǎn)率影響如圖所示。下列說法中不正確的是( )
A.ΔH1<0,ΔH2>0
B.增大壓強有利于加快合成反應(yīng)的速率
C.生產(chǎn)過程中,溫度越高越有利于提高CH3OH的產(chǎn)率
D.合成CH3OH反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K=
答案:C
解析:由題圖可知,隨著溫度的升高,CH3OH的產(chǎn)率逐漸減小,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)平衡逆向移動,則ΔH1<0;CO的產(chǎn)率隨溫度的升高而逐漸增大,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移動,則ΔH2>0,A項正確,C項錯誤;對于有氣體參與的反應(yīng),壓強越大反應(yīng)速率越快,所以增大壓強有利于加快合成反應(yīng)的速率,B項正確;合成CH3OH反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K=,D項正確。
17.[2019湖北郴州第三次質(zhì)量檢測]在容積均為1 L的三個密閉容器中,分別放入鐵粉并充入1 mol CO,控制在不同溫度下發(fā)生反應(yīng):Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g),當反應(yīng)進行到5 min時,測得CO的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法一定正確的是( )
A.反應(yīng)進行到5 min時,b容器中v(正)=v(逆)
B.正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),平衡常數(shù):K(T1)>K(T2)
C.b中v(正)大于a中v(逆)
D.達到平衡時,a、b、c中CO的轉(zhuǎn)化率為b>c>a
答案:C
解析:根據(jù)圖像可知,隨著溫度的升高,φ(CO)先減小后增大,若三個容器都未達到平衡狀態(tài),則應(yīng)該是隨著溫度的升高,φ(CO)一直減小,但b容器中φ(CO)小于c容器,所以可以確定反應(yīng)在T2到T3之間,先達到了平衡狀態(tài),然后隨著溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以可知該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),B項錯誤。若三個容器都達到平衡狀態(tài),因為是放熱反應(yīng),a容器的φ(CO)應(yīng)小于b容器,但實際上a容器的φ(CO)大于b容器,所以確定a容器還未達到平衡狀態(tài),b容器不確定,所以v(正)、v(逆)不一定相等,A項錯誤。a容器中反應(yīng)還沒達到平衡,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,所以va(正)>va(逆);因b容器的溫度高于a容器的溫度,所以相同時間內(nèi),vb(正)>va(正),所以vb(正)>va(逆),C項正確。因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以三容器達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為a>b>c,D項錯誤。
18.[2019浙江寧波重點學(xué)校聯(lián)考]碳熱還原制備氮化鋁的總反應(yīng)化學(xué)方程式為Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在溫度、容積恒定的反應(yīng)體系中,CO濃度隨時間的變化關(guān)系如圖曲線甲所示。下列說法不正確的是( )
A.當反應(yīng)達到平衡時,存在關(guān)系:3v正(N2)=v逆(CO)
B.c點切線的斜率表示該化學(xué)反應(yīng)在t0時刻的瞬時速率
C.從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率
D.若維持體積、溫度不變,減少Al2O3起始投入量,則可用曲線乙(虛線部分)表示CO濃度變化
答案:D
解析:該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,v正(N2)、v逆(CO)代表的正、逆反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,則有3v正(N2)=v逆(CO),A正確。c點切線的斜率代表CO在t0時刻的瞬時速率,B正確。根據(jù)a、b兩點對應(yīng)的橫坐標確定反應(yīng)時間間隔Δt,根據(jù)a、b兩點對應(yīng)的縱坐標確定Δc(CO),并根據(jù)v=計算該時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,C正確。維持體積、溫度不變,減少Al2O3起始投入量,N2的投入量不變,則對反應(yīng)速率無影響,c(CO)的變化仍為曲線甲,D錯誤。
課時測評
1.勒夏特列原理又名“化學(xué)平衡移動原理”、“勒沙特列原理”,由法國化學(xué)家勒夏特列于1888年發(fā)現(xiàn)。下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是( )
A.工業(yè)上,合成氨生產(chǎn)中選擇高壓條件
B.實驗室用飽和食鹽水除去氯氣中混有的氯化氫
C.工業(yè)上,常用鐵(或鋁)容器盛裝濃硫酸
D.夏天,打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶蓋后產(chǎn)生大量泡沫
答案:C
解析:A項,合成氨是可逆反應(yīng),增大壓強,平衡向合成氨的方向移動,有利于提高氨的產(chǎn)率;B項,氯氣與水反應(yīng)存在平衡,飽和食鹽水除雜的原理是氯離子可以抑制氯氣與水反應(yīng);C項,常溫下,鐵或鋁遇濃硫酸均會發(fā)生鈍化現(xiàn)象,不存在可逆反應(yīng);D項,打開瓶蓋,相當于減小壓強,同時外界溫度較冰鎮(zhèn)啤酒高,溫度升高,促進溶液中碳酸分解,逸出CO2。
2.[2019湖南長郡中學(xué)月考]在恒容密閉容器中,反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0達到平衡后,改變某條件,下列說法正確的是( )
A.升高溫度,正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增加,平衡逆向移動
B.升高溫度,可提高CO2的轉(zhuǎn)化率
C.增加H2的濃度,可提高CO2的轉(zhuǎn)化率
D.改用高效催化劑,可增大反應(yīng)的平衡常數(shù)
答案:C
解析:升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,由于該反應(yīng)的ΔH<0,則平衡逆向移動,A錯誤。升高溫度,平衡逆向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,B錯誤。增加H2的濃度,平衡正向移動,則CO2的轉(zhuǎn)化率提高,C正確。改用高效催化劑,可提高反應(yīng)速率,由于溫度不變,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,D錯誤。
3.[2019湖北八校聯(lián)考]已知X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0。反應(yīng)發(fā)生后,t1時達到平衡,t2時改變條件,t3時達到新平衡,則t2時改變的條件可能是( )
A.升高溫度
B.減小Z的濃度
C.增大壓強
D.增大X或Y的濃度
答案:A
解析:由圖可知,t2時改變條件,X或Y的濃度逐漸增大,Z的濃度逐漸減小。該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,X和Y的濃度增大,Z的濃度減小,A符合題意。減小Z的濃度,平衡正向移動,X、Y的濃度逐漸減小,B不符合題意。增大壓強,平衡不移動,但容器的體積縮小,X、Y、Z的濃度均增大,C不符合題意。增大X或Y的濃度,平衡正向移動,則Z的濃度增大,D不符合題意。
4.[2019山東省實驗中學(xué)模擬]可逆反應(yīng)aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g),其他條件不變,C的物質(zhì)的量分數(shù)和溫度(T)或壓強(p)的關(guān)系如圖所示,其中正確的是( )
A.使用催化劑,C的物質(zhì)的量分數(shù)增加
B.升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動
C.化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù):ap1,壓強增大,φ(C)減小,說明增大壓強,平衡逆向移動,由于B是固體,則化學(xué)計量數(shù)aT1)時,Y的體積分數(shù)(或Y的物質(zhì)的量分數(shù))與時間的關(guān)系如圖Ⅱ所示。則下列結(jié)論正確的是( )
A.容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為4X(g)+Y(g)2Z(g)
B.反應(yīng)進行的前3 min內(nèi),用X表示的反應(yīng)速率v(X)=0.3 molL-1min-1
C.升高溫度,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K增大
D.若改變反應(yīng)條件,使反應(yīng)進程如圖Ⅲ所示,則改變的條件是增大壓強
答案:C
解析:由題圖Ⅰ可知,0~3 min內(nèi),X減小0.6 mol,Y減少0.2 mol,Z增加0.4 mol,根據(jù)同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于物質(zhì)的量變化之比,知X、Y、Z的化學(xué)計量數(shù)之比為0.6:0.2:0.4=3:1:2,故化學(xué)方程式為3X(g)+Y(g)2Z(g),A項錯誤;反應(yīng)進行的前3 min內(nèi),v(X)==0.1 molL-1min-1,B項錯誤;根據(jù)題圖Ⅱ知,溫度升高,Y的體積分數(shù)減小,說明3X(g)+Y(g)2Z(g)平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,C項正確;由題圖Ⅰ和題圖Ⅲ知,達到平衡時,反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量的變化量保持不變,但達到平衡所用時間減少,說明改變的條件不影響化學(xué)平衡的移動,只影響反應(yīng)速率,且該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),所以改變的條件只能是使用了催化劑,D項錯誤。
6.在387 ℃時,容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的體積相等且恒容條件下按下表投入起始物質(zhì),發(fā)生反應(yīng):2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),容器Ⅰ中開始時正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
0.10 mol
0.15 mol
0.15 mol
Ⅱ
0.40 mol
0
0
Ⅲ
0.60 mol
0
0
下列推斷正確的是( )
A.容器Ⅰ和Ⅱ達到平衡所用時間相等
B.容器Ⅱ和Ⅲ達到平衡時c(CH3OCH3)相等
C.三個容器中化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)相等
D.三個容器中平衡轉(zhuǎn)化率相等
答案:C
解析:審題時抓住“容器Ⅰ中正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率”。容器Ⅰ可以看成容器Ⅱ進行了一段時間的狀態(tài),顯然達到平衡所用時間:Ⅱ>Ⅰ,A項錯誤;該可逆反應(yīng)是氣體分子總數(shù)不變的反應(yīng),因此容器Ⅱ和Ⅲ達到平衡時,轉(zhuǎn)化率相等,但是,起始投料不同,故平衡時CH3OCH3濃度:Ⅲ>Ⅱ,B項錯誤;溫度相同,同一可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,C項正確;該可逆反應(yīng)是氣體分子數(shù)相等的反應(yīng),如果開始時只投入反應(yīng)物,不投入產(chǎn)物,則其轉(zhuǎn)化率相等;若同時投入反應(yīng)物和產(chǎn)物,則反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小,故容器Ⅰ中平衡轉(zhuǎn)化率最小,即平衡轉(zhuǎn)化率:Ⅱ=Ⅲ>Ⅰ,D項錯誤。
7.在恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2,在不同溫度下反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。CH3OH的體積分數(shù)與起始時H2與CO2的投料比[]的關(guān)系如圖Ⅰ所示,投料比一定時,CH3OH的濃度與溫度的關(guān)系如圖Ⅱ所示。
下列推斷正確的是( )
A.圖Ⅰ中,T1>T2
B.圖Ⅰ中,CO2的轉(zhuǎn)化率:c>b>a
C.圖Ⅱ中,T1之前隨著溫度升高,平衡向右移動
D.圖Ⅱ中,CO2的轉(zhuǎn)化率:f>e>d
答案:B
解析:A項,CO2和H2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),當投料比一定時,升溫使平衡向左移動,CH3OH的體積分數(shù)降低,故T2>T1,錯誤;B項,CH3OH的體積分數(shù)與投料比有關(guān),b點達到平衡,平衡后再增大氫氣與二氧化碳的投料比,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,但是因為H2和CO2加入總量一定,所以甲醇生成量較b點小,因此甲醇體積分數(shù)降低,正確;C項,圖Ⅱ中,T1之前反應(yīng)未達到平衡,不存在平衡移動。隨著溫度升高,反應(yīng)速率增大,甲醇的體積分數(shù)增大,錯誤;D項,達到平衡之后,升高溫度,平衡向左移動,甲醇濃度降低,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,即起始投料比一定,甲醇濃度越小,轉(zhuǎn)化率越低,故CO2的轉(zhuǎn)化率有e>d>f,錯誤。
8.工業(yè)生產(chǎn)硝酸的第一步反應(yīng)為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH。
(1)該反應(yīng)在任何溫度(T>0)下都能自發(fā)進行,推知ΔH__________0(填“>”“<”或“=”);在常溫下,NH3和O2能大量共存,其主要原因是________________________________________________________________________。
(2)恒溫條件下,在1 L恒容密閉容器中充入NH3、O2,容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量與時間的關(guān)系如下表所示:
物質(zhì)的量/mol
時間/min
n(NH3)
n(O2)
n(H2O)
0
2.00
2.25
0
第2 min
a
2.00
0.30
第4 min
1.60
1.75
0.60
第6 min
b
1.00
1.50
第8 min
c
1.00
1.50
①0~2 min內(nèi)的反應(yīng)速率v(NO)=________。
②在該溫度下平衡常數(shù)K=________。
③下列措施能提高氨氣轉(zhuǎn)化率的是________。
A.向容器中按原比例再充入原料氣
B.通入一定量空氣
C.改變反應(yīng)的催化劑
D.向容器中充入一定量氬氣
答案:
(1)< 反應(yīng)速率極小
(2)①0.1 molL-1min-1?、?1.39?、跙
解析:(1)該反應(yīng)是熵增反應(yīng),由ΔH-TΔS<0知,ΔH<0;在常溫下,氨氣和氧氣反應(yīng)速率極小,所以氨氣和氧氣在常溫下能大量共存。(2)根據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中,各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,計算知,a=1.8 mol,b=1.00 mol,c=1.00 mol。①v(NO)=v(NH3)==0.1 molL-1min-1。②平衡時,c(NH3)=1.00 molL-1,c(O2)=1.00 molL-1,c(H2O)=1.50 molL-1,c(NO)=1.00 molL-1。K==1.506≈11.39。③按比例增大投料,相當于將原平衡體系體積縮小,平衡向左移動,NH3的轉(zhuǎn)化率降低,A項錯誤;增大空氣濃度,提供更多的O2,平衡向右移動,NH3的轉(zhuǎn)化率增大,B項正確;催化劑不能使平衡移動,氨氣的轉(zhuǎn)化率不變,C項錯誤;在恒溫恒容條件下,通入氬氣,參與反應(yīng)的各物質(zhì)和產(chǎn)物的濃度都不變,平衡不移動,氨氣的轉(zhuǎn)化率不變,D項錯誤。
9.丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備?;卮鹣铝袉栴}:
(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下:
①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1
已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g)
ΔH2=-119 kJmol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-242 kJmol-1
反應(yīng)①的ΔH1為________kJmol-1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強的關(guān)系圖,x________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是________。
A.升高溫度 B.降低溫度
C.增大壓強 D.降低壓強
圖(a) 圖(b)
圖(c)
(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,其降低的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590 ℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是__________________、________________;590 ℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是________________________________________________________________________。
答案:
(1)+123 小于 AD
(2)氫氣是產(chǎn)物之一,隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大,逆反應(yīng)速率增大
(3)升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進行 溫度升高反應(yīng)速率加快 丁烯高溫裂解生成短碳鏈烴類化合物
解析:
(1)根據(jù)蓋斯定律,由反應(yīng)②-反應(yīng)③可得反應(yīng)①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119 kJmol-1-(-242 kJmol-1)=+123 kJmol-1。由圖a可知,溫度相同時,壓強由0.1 MPa變?yōu)閤 MPa,反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率增大,由反應(yīng)①化學(xué)方程式可知,該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強,平衡逆向移動,平衡轉(zhuǎn)化率減小,故x小于0.1。反應(yīng)①的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率提高,A正確;降低溫度,平衡逆向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率降低,B錯誤;增大壓強,反應(yīng)①的平衡逆向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率降低,C錯誤;降低壓強,反應(yīng)①的平衡正向移動,丁烯的平衡產(chǎn)率提高,D正確。
(2)氫氣是反應(yīng)①的產(chǎn)物之一,隨著n(氫氣)/n(丁烷)的增大,氫氣的含量增大,濃度增大,則反應(yīng)①的逆反應(yīng)速率增大,平衡逆向移動,所以丁烯產(chǎn)率降低。
(3)590 ℃之前,溫度升高時反應(yīng)速率加快,生成的丁烯會增多,同時由于反應(yīng)①是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,平衡體系中會生成更多的丁烯;而溫度超過590 ℃時,丁烯會裂解生成短碳鏈烴類化合物,所以丁烯產(chǎn)率快速降低。
10.[2019河北衡水聯(lián)考]S2Cl2和SCl2均為重要的化工原料。已知:
Ⅰ.S2(l)+Cl2(g)S2Cl2(g) ΔH1
Ⅱ.S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g) ΔH2
Ⅲ.相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下表所示:
化學(xué)鍵
S—S
S—Cl
Cl—Cl
鍵能/(kJmol-1)
a
b
c
請回答下列問題:
(1)若反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)的活化能E1=d kJmol-1,則逆反應(yīng)的活化能E2=________ kJmol-1(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。
(2)一定壓強下,向10 L密閉容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2發(fā)生反應(yīng)Ⅱ。Cl2與SCl2的消耗速率(v)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。
①A、B、C、D四點對應(yīng)狀態(tài)下,達到平衡狀態(tài)的有________(填序號),理由為____________________。
②ΔH2________(填“>”“<”或“=”)0。
(3)已知ΔH1<0。向恒容絕熱的容器中加入一定量的S2(l)和Cl2(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,5 min時達到平衡,則3 min時容器內(nèi)氣體壓強________(填“>”“<”或“=”)5 min時的壓強。
(4)一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,達到平衡后縮小容器容積,重新達到平衡后,Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”),理由為______________________________________________。
答案:
(1)(2b+d-a-c)
(2)①BD B、D兩點對應(yīng)的狀態(tài)下,用同一物質(zhì)表示的正、逆反應(yīng)速率相等(其他合理答案均可)?、?
(3)<
(4)不變 反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為左右兩邊氣體分子總數(shù)相等的反應(yīng),壓強對平衡沒有影響
解析:(1)根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系可得,反應(yīng)S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)的ΔH=(a+2b+c)kJmol-1-4b kJmol-1=(a-2b+c) kJmol-1;根據(jù)ΔH與正、逆反應(yīng)的活化能的關(guān)系可得ΔH=E1-E2=d kJmol-1-E2,則有d kJmol-1-E2=(a-2b+c) kJmol-1,從而可得E2=(2b+d-a-c) kJmol-1。
(2)①反應(yīng)S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)達到平衡時,Cl2與SCl2的消耗速率之比為1:2;圖中B點Cl2的消耗速率為0.03 molL-1min-1,D點SCl2的消耗速率為0.06 molL-1min-1,故B、D兩點對應(yīng)狀態(tài)下達到平衡狀態(tài)。②由圖可知,B、D 達到平衡狀態(tài)后,升高溫度,v(SCl2)消耗>2v(Cl2)消耗,說明平衡逆向移動,則有ΔH2<0。
(3)反應(yīng)Ⅰ是反應(yīng)前后氣體總分子數(shù)不變的放熱反應(yīng),恒容絕熱條件下5 min時達到平衡,3 min未達到平衡狀態(tài),則3 min時體系溫度低于5 min時溫度,由于氣體總物質(zhì)的量不變,溫度越高,壓強越大,故5 min時壓強大于3 min時壓強。
(4)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為左右兩邊氣體分子總數(shù)相等的反應(yīng),達到平衡后縮小容器容積,平衡不移動,則Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率不變。
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