内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 影响化学平衡的因素
【基础练】
1.(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)某2L密闭容器中投入2molX(g)、1molY(g),发生反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),在不同温度下、相同时间(t min)内X的转化率如下表所示。则下列说法正确的是
温度/℃
5
30
70
80
转化率/%
10
80
80
50
A.该反应是吸热反应
B.若温度为50℃,X的转化率>80%
C.30℃、70℃温度下,t min时的Z生成速率相等
D.80℃温度下,该反应的平衡常数为2
2.(23-24高二下·江苏徐州·阶段练习)已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用夹子夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是
A.反应2NO2(g)N2O4(g)的正反应为吸热反应
B.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
C.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
D.上述过程中,A,B烧瓶内气体密度均保持不变
3.(23-24高二上·浙江杭州·阶段练习)在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g) >0,v正=k正c(X),v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数),若在该温度下的k正=10k逆,下列说法错误的是
A.该温度下的平衡常数为10
B.升高温度,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
C.有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压
D.恒压条件下,向平衡体系中充入惰性气体He,X的转化率增大
4.(23-24高二上·山东·阶段练习)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.用排饱和食盐水法收集
B.加压有利于合成氨反应
C.冰镇的啤酒打开后泛起泡沫
D.对平衡体系缩小体积,增加压强使颜色变深
5.(23-24高二上·重庆·期末)在密闭系统中有反应C(s)+CO2(g)2CO(g),能使化学反应速率加快且降低CO2的平衡转化率的措施是
A.通过扩大容器体积减小压强 B.降低温度
C.增加炭的量 D.恒容通入CO
6.(23-24高二上·湖北黄冈·期末)向密闭容器中充入和,发生反应 ,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中体积分数如图I所示,测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是
A.压强:,平衡常数:
B.图1中条件下,A和C两点反应速率:
C.恒温恒压时,若反应从开始到A点达平衡,则的平衡转化率约为
D.图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是c
7.(23-24高二下·广东东莞·阶段练习)下列能用勒夏特列原理解释的是
A.制的反应要使用催化剂
B.700K左右比室温更有利于合成氨(ΔH<0)反应
C.、、HI平衡混合气体加压后颜色变深
D.溶液中加入固体KSCN后颜色变深
8.(23-24高二下·湖南常德·期中)溶液与 溶液发生反应: , 达到平衡,下列说法不正确的是
A.加入苯、振荡,平衡正向移动
B.经苯3次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
【提升练】
1.(23-24高二下·北京·开学考试)。当、和按一定比例混合时,平衡转化率随温度、压强的变化如下图所示。
下列说法不正确的是
A.
B.
C.钒催化剂能降低反应的活化能,提高反应速率
D.增大压强平衡正向移动,反应平衡常数增大
2.(23-24高二上·北京·期末)在不同条件下,按投料比进行反应: ,并测定实验数据。
①一定条件下,CO2转化率为13.68%,CH3OH产率()为4.12%。
②一定压强下,相同时间,CH3OH产率随温度变化的数据如图。
下列说法不正确的是
A.由①可推测,CO2制取CH3OH过程中有副反应发生
B.与①相同条件下,降低H2与CO2的比例,可以提高CO2的转化率
C.由②可推测,480~520K,温度升高,速率加快是CH3OH产率升高的原因
D.由②可推测,温度升高CH3OH产率降低的可能原因是平衡逆向移动
3.(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)在一定温度下,氯气溶于水的过程为:
①Cl2(g) Cl2(aq) ΔH1
②Cl2(g)+H2O(l) HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH2<0
下列说法错误的是
A.ΔH1<0
B.②的平衡常数表达式为K=
C.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
D.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)减小
4.(23-24高二下·重庆·期末)向绝热恒容密闭容器中通入一定量SO2与NO2的混合气体,在一定条件下发生反应:其正反应速率v正随时间t变化的曲线如下,不考虑副反应的影响,下列说法正确的是
A.该反应的∆H>0
B.BC段v逆逐渐减小
C.从A点到C点,NO的分压先增大后减小
D.其他条件不变时,若在恒温条件下发生此反应,则SO2的平衡转化率增大
5.(23-24高二上·安徽安庆·阶段练习)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中P表示压强,T表示温度,n表示物质的量),下列结论正确的是
注:反应Ⅰ:2A(g)+B(g)2C(g);反应Ⅱ:2A(g)C(g);反应Ⅲ:3A(g)+B(g)2C(g);反应Ⅳ:A(g)+B(g)2C(g)
A.反应Ⅰ:,P2>P1 B.反应Ⅱ:H<0,T1<T2
C.反应Ⅲ:若H>0,则T2>T1 D.反应Ⅳ:若H<0,T2>T1
6.(23-24高二下·河南新乡·期末)一定条件下可以消除氮氧化物污染,反应原理之一为。其他条件不变时,温度的倒数()对NO的平衡转化率的影响如图所示,下列说法错误的是
A.该反应的正反应为放热反应
B.Y点的
C.加入催化剂可以加快反应速率
D.保持其他条件不变,通入适量的,X点向上移动
7.(22-23高二下·广东东莞·期末)在催化剂作用下,向1L密闭容器中加入X和Y,发生反应:,X的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.该反应
B.200℃时,前10min
C.c点时,
D.bc段变化的原因可能是400℃以上催化剂活性降低
8.(23-24高二下·湖南湘西·期末)在某恒容密闭容器中,0.2molCO2与足量的C发生反应 。在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示,下列说法错误的是
A.反应速率:
B.反应体系的混合气体中氧元素的质量分数:a>b>c
C.当压强不再发生改变时,该反应达到平衡
D.该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量
9.(23-24高二下·河南洛阳·期末)向一恒容密闭容器中加入1mol和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.该反应为放热反应
B.、两点的平衡常数:
C.时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
D.时,再加入一定量的,可以从点变化到点
10.(23-24高二上·北京·期中)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮元素的单质及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:ΔH <0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K
298
398
498
平衡常数K
4.1×106
K1
K2
①该反应的平衡常数表达式:K= 。
②试判断K1 K2(填写“>”“=”或“<”)。
③一定温度下,在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定,10min达到平衡时,H2的物质的量为0.5mol,则N2的转化率α(N2)= ,以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)= 。
(2)对反应ΔH>0,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是 。
a.A、C两点的反应速率:A>C c.A、C两点的化学平衡常数:A>C
b.A、C两点N2O4的转化率:A<C d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
11.(23-24高二上·北京·阶段练习)用甲烷制高纯氢气是目前研究热点之一。
(1)甲烷水蒸气催化重整可制得较高纯度的氢气,相关反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2= -41kJ/mol
①总反应: CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH= 。
②已知830℃时,反应II的平衡常数K= 1,在容积不变的密闭容器中,将2molCO、8molH2O混合加热到830℃,反应达平衡时CO的转化率为 。
③在常压、600℃条件下,甲烷制备氢气的总反应中H2平衡产率为82%。加入适量石灰后,H2的产率可提高到95%,利用平衡移动原理解释原因: 。
(2)科学家研究将CH4、H2O 与CH4、CO2联合重整制备氢气:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g) + 3H2(g) ΔH1= +206kJ/mol
反应Ⅲ:CH4(g) +CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g) ΔH3=+247kJ/mol
常温下,将CH4、H2O和CO2按一定比例混合置于密闭容器中,相同时间不同温度下测得体系中变化如图所示。
①已知700℃、NiO催化剂条件下,向反应体系中加入少量O2可增加H2产率,此条件下还原性CO H2 (填“>”“<"或“=”)。
②随着温度升高变小的原因可能是 。
12.(23-24高二上·湖北黄冈·期末)环氧乙烷(,简称)是有机合成常用的试剂。常温下易燃易爆,其爆炸极限为。工业上常用乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备。涉及反应有:
主反应:
副反应:
(1)主反应的活化能(正) (逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)已知,则的燃烧热为 。
(3)在温度为T,压强为的环境下,欲提高乙烯的平衡转化率,理论上需 (填“增大”或“减小”)体系中氮气分压。但在实际生产中并非如此,其原因可能是 。
(4)以Ag为催化剂的反应机理如下:
反应I: 慢
反应Ⅱ: 快
反应Ⅲ: 快
①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。
A.移出 B.增大浓度 C.降低温度 D.增大浓度
②加入二氯乙烷会发生反应。一定条件下,反应经过一定时间后,产率及选择性[]与二氯乙烷浓度关系如图。
1,2-二氯乙烷能使产率先增加后降低的原因可能是 。
(5)一定温度下,假定体系内只发生主反应,设的平衡分压为p,的平衡转化率为x,用含p和x的代数式表示主反应的 (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 影响化学平衡的因素
【基础练】
1.(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)某2L密闭容器中投入2molX(g)、1molY(g),发生反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),在不同温度下、相同时间(t min)内X的转化率如下表所示。则下列说法正确的是
温度/℃
5
30
70
80
转化率/%
10
80
80
50
A.该反应是吸热反应
B.若温度为50℃,X的转化率>80%
C.30℃、70℃温度下,t min时的Z生成速率相等
D.80℃温度下,该反应的平衡常数为2
【答案】B
【解析】A.根据表格数据可知,随着温度升高,速率加快,转化率升高,当温度高于70℃时, 平衡转化率随升高温度而减小,则升高温度平衡逆向移动,根据勒夏特列原理知该反应为放热反应,故A错误;
B.随着温度升高,转化率逐渐升高,当温度高到一定时,受平衡逆向移动影响,转化率下降,30℃和70℃转化率相同,则50℃转化率应高于30℃,故B正确;
C.30℃和70℃转化率相同,但温度不同,温度越高,反应速率越快,则Z生成速率不相等,故C错误;
D.根据三段式: ,则该反应的平衡常数,故D错误;
故选B。
2.(23-24高二下·江苏徐州·阶段练习)已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用夹子夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是
A.反应2NO2(g)N2O4(g)的正反应为吸热反应
B.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
C.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
D.上述过程中,A,B烧瓶内气体密度均保持不变
【答案】A
【解析】A.放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2,降低温度平衡向生成N2O4方向移动,故反应2NO2(g)⇌N2O4(g)的正反应为放热反应,A错误;
B.升高温度,正、逆反应速率都加快,B正确;
C.B烧瓶内气体颜色变浅,说明平衡向生成N2O4方向移动,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,C正确;
D.容器的容积不变,混合气体的质量不变,故A烧瓶、B烧瓶内气体密度都不变,D正确;
故选A。
3.(23-24高二上·浙江杭州·阶段练习)在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g) >0,v正=k正c(X),v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数),若在该温度下的k正=10k逆,下列说法错误的是
A.该温度下的平衡常数为10
B.升高温度,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
C.有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压
D.恒压条件下,向平衡体系中充入惰性气体He,X的转化率增大
【答案】C
【解析】A.反应达到平衡时,正逆反应速率相等,v正=k正c(X)=v逆=k逆c2(Y),K=,故A正确;
B.该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则k正增大的倍数大于k逆增大的倍数,故B正确;
C.有利于测定X的相对分子质量即要求平衡逆向移动,低压不利于平衡逆向移动,故C错误;
D.恒压条件下,向平衡体系中充入惰性气体He,相当于减小压强,平衡正向移动,X的转化率增大,故D正确。
答案选C。
4.(23-24高二上·山东·阶段练习)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.用排饱和食盐水法收集
B.加压有利于合成氨反应
C.冰镇的啤酒打开后泛起泡沫
D.对平衡体系缩小体积,增加压强使颜色变深
【答案】D
【解析】A.实验室用排饱和食盐水法收集氯气,利用饱和食盐水中氯离子浓度使平衡Cl2+H2OH+ + Cl- + HClO 逆向移动,可以用勒夏特列原理解释,A确;
B.合成氨反应是气体体积减小的反应,增大压强使得平衡正向移动,可以用勒夏特列原理解释,B正确;
C.气体的溶解度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大,由气体的溶解度随压强的增大而增大,因此常温时打开啤酒瓶时,瓶内的压强减小,瓶内的二氧化碳会从瓶中溢出,可以用勒夏特列原理解释,C正确;
D.在H2(g)+(g)2HI(g)平衡中,反应前后气体体积不变,加压后平衡不动,体积减小使得颜色变深,不能用勒夏特列原理解释,D错误;
故选D。
5.(23-24高二上·重庆·期末)在密闭系统中有反应C(s)+CO2(g)2CO(g),能使化学反应速率加快且降低CO2的平衡转化率的措施是
A.通过扩大容器体积减小压强 B.降低温度
C.增加炭的量 D.恒容通入CO
【答案】D
【解析】A.通过扩大容器体积减小压强,化学反应速率减慢,故A不符合题意;
B.降低温度,化学反应速率减慢,故B不符合题意;
C.增加浓度为定值的炭的量,化学反应速率不变,化学平衡不移动,故C不符合题意;
D.恒容通入一氧化碳,生成物的浓度增大,反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳的转化率减小,故D符合题意;
故选D。
6.(23-24高二上·湖北黄冈·期末)向密闭容器中充入和,发生反应 ,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中体积分数如图I所示,测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是
A.压强:,平衡常数:
B.图1中条件下,A和C两点反应速率:
C.恒温恒压时,若反应从开始到A点达平衡,则的平衡转化率约为
D.图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是c
【答案】D
【解析】A.正反应体积减小,温度不变时增大压强平衡正向进行,甲醇含量增大,所以;升高温度甲醇的含量降低,说明温度升高平衡逆向进行,反应为放热反应,升高温度平衡常数减小,则K(C)>K(A)>K(B),A正确;
B.图1中条件下,A和C两点A点的温度更高,升高温度速率加快,则反应速率:,故B正确;
C.恒温恒压时,若反应从开始到A点达平衡,甲醇含有为25%;
则,a=,的平衡转化率约为,C正确;
D.降低温度,正、逆反均应速率减小,反应为放热反应,平衡向逆正反应方向移动,甲醇的浓度增大,则新平衡点可能是图中a点,D错误;
故选D。
7.(23-24高二下·广东东莞·阶段练习)下列能用勒夏特列原理解释的是
A.制的反应要使用催化剂
B.700K左右比室温更有利于合成氨(ΔH<0)反应
C.、、HI平衡混合气体加压后颜色变深
D.溶液中加入固体KSCN后颜色变深
【答案】D
【分析】勒夏特利原理的内容为:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,勒夏特利原理适用的对象应存在可逆过程,如果与可逆过程的平衡移动无关,则不能用勒夏特利原理解释,据此解答。
【解析】A.催化剂不影响化学平衡,不能用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.合成氨为放热反应,升高温度不利于氨气的生成,选择700K主要考虑反应速率和催化剂的催化活性,与化学平衡无关,不能用勒夏特列原理解释,故B不选;
C.H2、I2生成HI的反应前后气体计量数之和不变,压强不影响该反应平衡移动,增大压强导致气体体积减小,碘蒸汽浓度增大,导致气体颜色加深,不能用平衡移动原理解释,故C不选;
D.溶液中加入固体KSCN后,硫氰根离子浓度增大,平衡向着正向移动,硫氰化铁浓度增大,溶液颜色变深,能够用勒夏特列原理解释,故D选;
故选D。
8.(23-24高二下·湖南常德·期中)溶液与 溶液发生反应: , 达到平衡,下列说法不正确的是
A.加入苯、振荡,平衡正向移动
B.经苯3次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
【答案】D
【解析】A.加入苯,振荡,苯将萃取到苯层,水溶液中浓度减小,平衡正向移动,A正确;
B.将溶液与混合,参与反应的与物质的量之比为1:1,充分反应后过量有剩余,经苯3次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈红色,说明水溶液中仍含有,即没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,B正确;
C.加入固体,溶于水电离出,溶液中浓度增大,平衡逆向移动,C正确;
D.该反应的平衡常数表达式为,D错误;
答案选D。
【提升练】
1.(23-24高二下·北京·开学考试)。当、和按一定比例混合时,平衡转化率随温度、压强的变化如下图所示。
下列说法不正确的是
A.
B.
C.钒催化剂能降低反应的活化能,提高反应速率
D.增大压强平衡正向移动,反应平衡常数增大
【答案】D
【解析】A.随着温度的升高,平衡转化率逐渐降低,说明平衡逆向移动,该反应,A正确;
B.增大压强,该反应平衡正向移动,平衡转化率增大,即,B正确;
C.催化剂可降低反应活化能,加快反应速率,C正确;
D.增大压强,温度不变,反应平衡常数不变,D错误;
答案选D。
2.(23-24高二上·北京·期末)在不同条件下,按投料比进行反应: ,并测定实验数据。
①一定条件下,CO2转化率为13.68%,CH3OH产率()为4.12%。
②一定压强下,相同时间,CH3OH产率随温度变化的数据如图。
下列说法不正确的是
A.由①可推测,CO2制取CH3OH过程中有副反应发生
B.与①相同条件下,降低H2与CO2的比例,可以提高CO2的转化率
C.由②可推测,480~520K,温度升高,速率加快是CH3OH产率升高的原因
D.由②可推测,温度升高CH3OH产率降低的可能原因是平衡逆向移动
【答案】B
【解析】A.由①可推测,一定条件下,CO2转化率为13.68%,CH3OH产率为4.12%,根据碳原子守恒可知,CO2制取CH3OH过程中有副反应发生,A正确;
B.与①相同条件下,降低H2与CO2的比例,即增大CO2的用量,化学平衡正向移动,CO2的转化率减小,H2的转化率增大,B错误;
C.480~520K,温度升高,相同时间内的CH3OH产率升高,主要是由于速率的加快,C正确;
D.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-48.97kJ⋅mol-1,正反应是一个放热反应,则由②可推测,温度升高CH3OH产率降低的可能原因是平衡逆向移动,D正确;
故答案为:B。
3.(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)在一定温度下,氯气溶于水的过程为:
①Cl2(g) Cl2(aq) ΔH1
②Cl2(g)+H2O(l) HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH2<0
下列说法错误的是
A.ΔH1<0
B.②的平衡常数表达式为K=
C.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
D.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)减小
【答案】D
【解析】A.Cl2(g)⇌ Cl2(aq) ΔH1,从气态变为液体,会释放热量,所以ΔH1<0,A正确;
B.反应②中水为纯液体不列入平衡常数表达式,所以其表达式为,B正确;
C.反应②是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,c(HClO)减小,C正确;
D.取氯水稀释,c(Cl-)和c(HClO)均减小,由于存在HClO的电离,且越稀越电离,因此c(HClO)减小的更多,所以c(Cl-)/c(HClO)增大,故D错误;
答案选D。
4.(23-24高二下·重庆·期末)向绝热恒容密闭容器中通入一定量SO2与NO2的混合气体,在一定条件下发生反应:其正反应速率v正随时间t变化的曲线如下,不考虑副反应的影响,下列说法正确的是
A.该反应的∆H>0
B.BC段v逆逐渐减小
C.从A点到C点,NO的分压先增大后减小
D.其他条件不变时,若在恒温条件下发生此反应,则SO2的平衡转化率增大
【答案】D
【分析】如图所示,反应在绝热容器中进行,随着反应正向进行,反应物浓度减小,但b时间前v正增大,说明反应放热,容器内温度升高,温度对反应速率的影响起主导作用。b时间后,反应物浓度减小对速率的影响起主导作用,v正减小。据此答题。
【解析】A.根据分析知,反应为放热反应,故,A错误;
B.BC段,反应仍正向进行,体系温度升高,生成物浓度增大,v逆增大,B错误;
C.从A点到C点,反应一直正向进行,因此NO的分压一直增大,C错误;
D.其他条件不变时,若在恒温条件下发生此反应,相当于降温,则平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,D正确;
故选D。
5.(23-24高二上·安徽安庆·阶段练习)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中P表示压强,T表示温度,n表示物质的量),下列结论正确的是
注:反应Ⅰ:2A(g)+B(g)2C(g);反应Ⅱ:2A(g)C(g);反应Ⅲ:3A(g)+B(g)2C(g);反应Ⅳ:A(g)+B(g)2C(g)
A.反应Ⅰ:,P2>P1 B.反应Ⅱ:H<0,T1<T2
C.反应Ⅲ:若H>0,则T2>T1 D.反应Ⅳ:若H<0,T2>T1
【答案】C
【解析】A.反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的方向,结合图象,压强增大A的转化率应增大,所以p2>p1,它随温度的升高A的转化率降低,所以正反应为放热反应H<0,A错误;
B.关于反应Ⅱ由图象可以看出T1条件下达到平衡所用的时间少,所以T1>T2,而在T1条件下达平衡时n(C)小,所以说明低温有利于C的生成,故它主要的正反应为放热反应H<0,B错误;
C.反应Ⅲ若ΔH>0,则升高温度平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,与图象吻合,则T2>T1,C正确;
D.关于反应Ⅳ,由图象可以看出T2条件下A的转化率大,因此当T2>T1时,说明升高温度平衡向正反应方向进行,因此正反应为吸热反应H>0,或者:若ΔH<0,则升高温度平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,则T2<T1,D错误;
故答案为:C。
6.(23-24高二下·河南新乡·期末)一定条件下可以消除氮氧化物污染,反应原理之一为。其他条件不变时,温度的倒数()对NO的平衡转化率的影响如图所示,下列说法错误的是
A.该反应的正反应为放热反应
B.Y点的
C.加入催化剂可以加快反应速率
D.保持其他条件不变,通入适量的,X点向上移动
【答案】B
【解析】A.由图可知,温度越低,越大,NO的平衡转化率越高,降低温度平衡正向移动,则该反应的正反应为放热反应,A项正确;
B.Y点为平衡点,故,B项错误;
C.催化剂可加快反应速率,C项正确;
D.保持其他条件不变,通入适量的,平衡正向移动,NO的平衡转化率增大,D项正确;
故答案选B。
7.(22-23高二下·广东东莞·期末)在催化剂作用下,向1L密闭容器中加入X和Y,发生反应:,X的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.该反应
B.200℃时,前10min
C.c点时,
D.bc段变化的原因可能是400℃以上催化剂活性降低
【答案】B
【解析】A.由分析可知,升高温度,X的平衡转化率增大,平衡正向移动,说明该反应为吸热反应,,A正确;
B.固体或纯液体的浓度视为常数,一般不用固体或纯液体表示反应速率,B错误;
C.由曲线Ⅱ可知,400℃时,X的转化率最大,说明b点时反应达到平衡,该反应为吸热反应,继续升高温度,平衡正向移动,c点X的转化率应该大于b点,但c点X的转化率小于b点,说明10min时c点未达到平衡,,C正确;
D.400℃时,X的转化率最大,b点反应达到平衡,该反应为吸热反应,继续升高温度,平衡正向移动,c点X的转化率应该大于b点,但c点X的转化率小于b点,可能的原因是400℃以上催化剂活性降低,反应速率较慢,10min时反应未达到平衡,D正确;
故选B。
8.(23-24高二下·湖南湘西·期末)在某恒容密闭容器中,0.2molCO2与足量的C发生反应 。在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示,下列说法错误的是
A.反应速率:
B.反应体系的混合气体中氧元素的质量分数:a>b>c
C.当压强不再发生改变时,该反应达到平衡
D.该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量
【答案】B
【解析】A.由题干图像信息可知,a、b、c三点对应的温度依次升高,温度越高反应速率越快,故反应速率:,A正确;
B.由题干图像信息可知,a、b、c三点对应的CO2浓度依次减小,说明平衡正向移动,则气体中C的质量越来越多,则氧元素的质量分数:a<b<c,B错误;
C.由题干方程式可知,该反应前后气体的物质的量发生改变,即反应过程中气体的压强一直在改变,则当压强不再发生改变时,说明该反应达到平衡,C正确;
D.由题干图像信息可知,a、b、c三点对应的CO2浓度依次减小,说明升高温度平衡正向移动,即正反应为吸热反应,故该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量,D正确;
故答案为:B。
9.(23-24高二下·河南洛阳·期末)向一恒容密闭容器中加入1mol和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.该反应为放热反应
B.、两点的平衡常数:
C.时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
D.时,再加入一定量的,可以从点变化到点
【答案】C
【解析】A.由图可知,投料比x一定时升高温度,CH4的平衡转化率增大,说明升高温度时平衡正向移动,即正反应是吸热反应,故A错误;
B.平衡常数K只与温度有关,正反应是吸热反应,且温度:a<b,则平衡常数:Ka<Kb,故B错误;
C.正反应是气体分子数增大的反应,恒温恒容条件下、反应正向进行时气体压强增大,混合气体的压强增大,则容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故C正确;
D.其他条件不变时再加入一定量的H2O(g),平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大,则平衡转化率不可能从b点变化到c点,故D错误;
故选:C。
10.(23-24高二上·北京·期中)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮元素的单质及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:ΔH <0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K
298
398
498
平衡常数K
4.1×106
K1
K2
①该反应的平衡常数表达式:K= 。
②试判断K1 K2(填写“>”“=”或“<”)。
③一定温度下,在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定,10min达到平衡时,H2的物质的量为0.5mol,则N2的转化率α(N2)= ,以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)= 。
(2)对反应ΔH>0,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是 。
a.A、C两点的反应速率:A>C c.A、C两点的化学平衡常数:A>C
b.A、C两点N2O4的转化率:A<C d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
【答案】(1) > 83.3%
(2)d
【解析】(1)①平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,固体和纯液体不写入表达式,K=;
②该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,则K1>K2,故答案为:>;
③起始加入3mol H2达到平衡时为0.5mol,消耗氢气3-0.5=2.5mol,由可知消耗氮气mol,起始充入1molN2,则N2的转化率α(N2)=,生成氨气∆n=mol,以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)=;
(2)a.A、C两点温度相同,压强越大,反应速率越快,所以速率:C>A,故a错误;
b.A、C两点温度相同,平衡常数只与温度有关,所以化学平衡常数:A=C,故b错误;
c.A、C两点温度相同,C点压强更高,压强增大,平衡逆反应方向移动,N2O4的转化率降低,所以两点N2O4的转化率:A>C,故c错误;
d.该反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,NO2的体积分数增大,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法,故d正确;
故选:d。
11.(23-24高二上·北京·阶段练习)用甲烷制高纯氢气是目前研究热点之一。
(1)甲烷水蒸气催化重整可制得较高纯度的氢气,相关反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2= -41kJ/mol
①总反应: CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH= 。
②已知830℃时,反应II的平衡常数K= 1,在容积不变的密闭容器中,将2molCO、8molH2O混合加热到830℃,反应达平衡时CO的转化率为 。
③在常压、600℃条件下,甲烷制备氢气的总反应中H2平衡产率为82%。加入适量石灰后,H2的产率可提高到95%,利用平衡移动原理解释原因: 。
(2)科学家研究将CH4、H2O 与CH4、CO2联合重整制备氢气:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g) + 3H2(g) ΔH1= +206kJ/mol
反应Ⅲ:CH4(g) +CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g) ΔH3=+247kJ/mol
常温下,将CH4、H2O和CO2按一定比例混合置于密闭容器中,相同时间不同温度下测得体系中变化如图所示。
①已知700℃、NiO催化剂条件下,向反应体系中加入少量O2可增加H2产率,此条件下还原性CO H2 (填“>”“<"或“=”)。
②随着温度升高变小的原因可能是 。
【答案】(1)+165kJ/mol 80% 加入生石灰,发生反应,二氧化碳浓度降低,总反应平衡正向移动,氢气的产率升高
(2)> 温度升高,对反应Ⅲ的促进作用更大,n(CO) 增加的更多,导致变小
【解析】(1)①总反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ,根据盖斯定律,;
②设达到平衡时,CO转化了xmol,列出三段式:,解得x=1.6mol,CO的转化率为;
③加入生石灰,发生反应,二氧化碳浓度降低,总反应平衡正向移动,氢气的产率升高;
(2)①向反应体系中加入少量O2可增加H2产率,反应正向移动,O2和CO发生了反应,说明在此条件下还原性CO>H2;
②温度升高,对反应Ⅲ的促进作用更大,n(CO) 增加的更多,导致变小。
12.(23-24高二上·湖北黄冈·期末)环氧乙烷(,简称)是有机合成常用的试剂。常温下易燃易爆,其爆炸极限为。工业上常用乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备。涉及反应有:
主反应:
副反应:
(1)主反应的活化能(正) (逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)已知,则的燃烧热为 。
(3)在温度为T,压强为的环境下,欲提高乙烯的平衡转化率,理论上需 (填“增大”或“减小”)体系中氮气分压。但在实际生产中并非如此,其原因可能是 。
(4)以Ag为催化剂的反应机理如下:
反应I: 慢
反应Ⅱ: 快
反应Ⅲ: 快
①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。
A.移出 B.增大浓度 C.降低温度 D.增大浓度
②加入二氯乙烷会发生反应。一定条件下,反应经过一定时间后,产率及选择性[]与二氯乙烷浓度关系如图。
1,2-二氯乙烷能使产率先增加后降低的原因可能是 。
(5)一定温度下,假定体系内只发生主反应,设的平衡分压为p,的平衡转化率为x,用含p和x的代数式表示主反应的 (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
【答案】(1)<
(2)-1306
(3)减小 防止环氧乙烷浓度高而爆炸
(4)B 浓度低时,抑制副反应,增加主反应选择性,浓度较高时则会使催化剂的量减少,降低催化效果。
(5)
【解析】(1)由 知,主反应是放热反应,=(正)—(逆)<0,所以(正)< (逆)。
(2)EO燃烧的热化学方程式为,根据盖斯定律,该反应的∆H=-(-105kJ/mol)+(-1323 kJ/mol)-2×44 kJ/mol=-1306 kJ/mol。
(3)在恒压体系中,减小氮气分压,相当于给反应体系增压,乙烯氧化法制备EO的主反应是气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,乙烯平衡转化率增大,所以应该减小体系中氮气的分压;EO常温下易燃易爆,其爆炸极限为,所以实际生产中需要加入氮气稀释气体,防止环氧乙烷浓度高而爆炸。
(4)①A.移出,生成物浓度降低,反应速率减慢;A错误;
B.反应Ⅰ是慢反应,决定反应速率,增大浓度,慢反应的反应物浓度增加,反应速率加快,B正确;
C.降低温度,反应速率减慢,C错误;
D.增大浓度,反应Ⅱ和反应Ⅲ是快反应,不能决定该反应的总速率,所以增大浓度,反应速率不会明显增大,D错误;
故选:B。
②加入少量1,2-二氯乙烷会消耗,减少与乙烯的副反应,即减少反应Ⅲ的发生,增加主反应选择性,EO产率增加,而当1,2-二氯乙烷过量时,会使催化剂转化为氯化银,使银不能再生,催化循环受阻,EO产率降低。
(5)一定温度下,假定体系内只发生主反应,设的平衡分压为p,的平衡转化率为x,设的初始压强为,列三段式进行计算:
所以。
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