内容正文:
第2章 化学反应的方向、限度与速率 测试题
一、选择题
1.下列说法不正确的是( )
A.催化剂能改变化学反应速率
B.催化剂能降低化学反应的活化能
C.反应前后催化剂的质量和化学性质不发生变化
D.任何温度下,只要加入催化剂,反应速率就加快
2.已知:,在反应过程中,正反应速率随条件改变的变化如图,下列说法错误的是
A.t1时增大了生成物浓度 B.t2时减少了压强
C.t2时降低了温度 D.t3时使用了催化剂
3.一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量的变化如图所示,下列对该反应的推断不合理的是
A.在0~6s内,C的化学反应速率约为0.067 mol·L-1·s-1
B.6s后,反应停止了
C.该反应的化学方程式为3B+4C⇌6A+2D
D.在0~4s内,v(A)=3v(D)
4.在25 ℃时,密闭容器中X+3Y⇌2Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表,下列说法错误的是
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol⋅L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol⋅L-1
0.05
0.05
0.1
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.改变温度可以改变此反应的平衡常数
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.降低温度,正逆反应速率都减小
5.可逆反应N2+3H22NH3,已达到平衡的标志是
A.一定温度下,压强不随时间改变而改变
B.单位时间内有n mol N2生成,同时就有3n mol H2生成
C.单位时间内有n mol N2生成,同时就有n mol NH3生成
D.N2、H2、NH3的分子个数之比为1∶3∶2
6.下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用锌片和稀硫酸反应制取氢气时,用粗锌比纯锌反应生成氢气的速率会加快
B.100 mL2mol/L的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)在容积可变的密闭容器进行,增加C(s)的量反应速率增大
D.在合成氨反应中保持容器体积不变,通入He增大压强,反应速率加快
7.N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的NO3-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0,ΔS<0
B.反应的平衡常数可表示为K=
C.使用高效催化剂能降低反应的焓变
D.其他条件相同,增大,NO的转化率下降
8.一定温度下,将足量X投入恒容密闭容器中发生反应:。下列叙述中,不能说明该反应达到化学平衡状态的是
A. B.容器中X的物质的量浓度保持不变
C.Y的体积分数保持不变 D.容器内的压强不再变化
9.下列关于化学反应速率及化学平衡的说法,正确的是( )
A.升高温度能增大单位体积内活化分子数目,加快反应速率
B.增大反应物浓度,可增大活化分子的百分数,因而反应速率加快
C.化学反应条件改变,已处于化学平衡的可逆反应一定发生平衡移动
D.催化剂可以提高化学反应的选择性,进而提高反应物的平衡转化率
10.密闭容器中进行反应M(g)+N(g)R(g)+2L(?),R的体积分数φ随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是
A.正反应为吸热反应,L是气体 B.正反应为吸热反应,L是固体或液体
C.正反应为放热反应,L是气体 D.正反应为放热反应,L是固体或液体
11.某研究小组利用图1所示的实验装置,测定压强变化对平衡体系的影响。恒温条件下,注射器内压强随时间变化如图2所示。下列说法错误的是
A.a点时进行的操作是压缩注射器 B.b点时v正>v逆
C.体系颜色c点时比a点深 D.反应的平衡常数K:d<c
12.在恒容密闭容器中进行反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g) ∆H>0。下列说法不正确的是
A.∆S>0
B.反应在高温下能自发进行
C.当混合气体的密度不再变化时,反应一定达到平衡状态
D.容器内气体浓度c(CO2)∶c(CO)=1∶2时,反应一定达到平衡状态
13.奥地利物理学家Boltzmann首次把熵和混乱度定量地联系起来,即(k为Boltzmann常数,为混乱度,也即微观状态数,可粗略地看作空间排列的可能性数目)。在相同的温度和压强下,下列关于熵的大小排序正确的是
A.1 mol C(CH3)4<1 mol (CH3)2CHCH2CH3 B.2 mol C2H6(g)<1 mol CH4(g)
C.1 mol CuSO4·5H2O (s)<1 mol CuSO4O(s) D.1 mol H2O(g)<1 mol H2O(s)
14.下列说法中,正确的是
A.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应吸热,因此该反应在室温下是非自发反应
B.O2转化变为O3时,熵增加
C.合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,高温有利于其自发进行
D.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的正反应的ΔH>0、ΔS>0
15.下列说法不正确的是
A.、的反应在任何温度下都能自发进行
B.对于同一物质来讲,熵值的大小与其状态有关,固态物质的熵值通常最小
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可改变化学反应自发进行的方向
二、填空题
16.如图表示的是反应条件对合成氨含量的影响。
(1)由图示得出合成氨反应条件是 。
(2)实际工业生产选择的压强是20 ~ 50 MPa,试说明原因 。
(3)实际工业生产选择的温度是500℃左右,试说明原因 。
(4)理论上,合成氨反应氢氮比为3∶1 时,平衡混合物中氨的百分含量最大,但实际生产中维持氢氮比为 2.8 ~ 2.9,试说明原因 。
17.在密闭容器中,使和混合发生下列反应: △H﹤0。
(1)当反应达到平衡时,和的浓度比是 ;和的转化率比是 。
(2)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
18.反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g),在一可变容积的密闭容器中进行,试回答:
(1)增加Fe的量,其正反应速率的变化是 (填增大、不变、减小,以下相同),原因是 。
(2)将容器的体积缩小一半,其正反应速率 ,逆反应速率 。
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其正反应速率 ,逆反应速率 。
(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,其正反应速率 ,逆反应速率 。
19.工业废气中CO的处理和合理利用,越来越受到关注。
(1)在两个固定容积为2L的恒容密闭容器中均充入2molCO和2molNO,在不同条件下发生反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),实验测得反应体系的压强与时间t的变化曲线如图所示。
①与实验a相比,实验b采取的措施可能是 ;
②0~10min内,实验b对应条件下υ(NO)= ;
③实验a条件下,反应的平衡常数Kc= 。
(2)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H。已知:υ(正)=k(正)·x(CO)·x2(H2),υ(逆)=k(逆)·x(CH3OH),其中x为各组分的体积分数。在密闭容器中按物质的量之比为1∶2充入CO和H2,测得平衡混合气体中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。
①P1 P2(填“>”“<”);升高温度, (填“增大”“减小”或“不变”);
②c、d、e三点平衡常数Kc、Kd、Ke三者之间的关系为 ;
③f点,υ(正) υ(逆) (填“大于”、“等于”或“小于”)。
20.在FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的平衡体系中,回答下列问题:(填“正向”、“逆向”、“不”)
(1)在溶液中加入少量的KSCN固体,平衡 移动.
(2)在溶液中加入少量的KCl固体,平衡 移动.
(3)在溶液中加入少量的FeCl3固体,平衡 移动.
21.反应的焓变、熵变随温度的变化较小,假设它们不随温度变化,根据下表数据,思考回答下列问题:
化学反应
ΔH/ kJ·mol-1
ΔS/ J·mol-1·K-1
①2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)
-98
57.2
②CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g)
393.5
-2.86
③HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)
-176
-285
④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
178.2
169.6
(1)根据表中数据可知:反应①在 温度下, 正向自发进行。
(2)有人提出采用适当的催化剂,用热分解法分解CO2,以减少CO2的排放,你认为是否可行?阐述判断的理由。
(3)利用综合判据,计算反应③能正向自发进行的温度范围。
(4)利用综合判据,计算CaCO3分解的温度条件。
22.工业脱硫得到的在不同条件下发生不同的反应,从而实现废物的综合利用,变废为宝。硫酸钙在高温下能被CO还原,发生的反应如下:
Ⅰ.平衡常数
Ⅱ.平衡常数
Ⅲ.平衡常数
(1)平衡常数 (用、表示)。
(2)在恒温恒容条件下,反应Ⅱ达到化学平衡的标志有___________。
A.气体压强不再变化 B.气体密度不再变化
C.气体的平均摩尔质量不再变化 D.
(3)上述反应平衡常数的对数值(lgK)与温度(T)的关系如图所示。
① (填“>”或“<”)0,理由是 。
②若只发生反应Ⅰ,A点 (填数值)。
③在345℃时,若只发生反应Ⅲ,图中A点v(正) v(逆)(填“>”、“<”、“=”)
④若只发生反应Ⅱ,在一密闭刚性容器中控制恒定温度T,开始充入1 mol CO和足量的,此时压强为,当达平衡测得CO的转化率为a,则用分压表达该反应化学平衡常数为 (用含和a的表达式表示)
23.密闭容器中,分别加入和,发生反应,记录数据如下表所示。
时间/s
0
0.100
0.100
0
30
0.040
0.040
60
0.022
0.022
0.156
80
0.022
0.022
(1)在0~30s内,用表示的化学反应速率 。
(2) 、 (均填“≥”“≤”或“=”)。
(3)求0~60s以不同物质表示的化学反应速率之比 。
(4)一定温度下的密闭容器中,判断该可逆反应达到平衡状态的标志是_______。
A.和浓度相等 B.反应容器内总质量不随时间变化
C.百分含量保持不变 D.单位时间内生成同时生成
【参考答案】
一、选择题
1.D
解析:A. 加入催化剂有时可加快反应速率,有时也可减慢反应速率,故催化剂可以改变化学反应速率,故A正确;
B. 加入催化剂可增大活化分子的百分数,降低化学反应所需的活化能,故B正确;
C. 根据催化剂的特点可知,催化剂可以改变化学反应速率,但反应前后本身的质量和化学性质均不发生改变,故C正确;
D. 加入催化剂有时可加快反应速率,有时也可减慢反应速率,催化剂有一定的活化温度,在一定温度下才能发挥催化作用,故D错误;
故选D。
2.B
解析:A.t1时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡逆向移动,由图像可知,反应速率瞬间不变,则为增大了生成物的浓度,A正确;
B.由图像可知,t2时正反应速率瞬间变小,平衡右移,该反应为反应前后气体体积缩小的放热的可逆反应,则改变的条件为降低温度,B错误;
C.由选项B的分析,改变的条件为降温,C正确;
D.t3时平衡不移动,正反应速率突然变大后不再改变,则是因为使用了催化剂,D正确;
故选B。
3.B
解析:A.在0~6s内,C的化学反应速率约为,A正确;
B.6s后,反应达平衡,正、逆反应速率相等但不等于零,反应没有停止,只是达到动态平衡,B错误;
C.由图中信息可知,0~6s内B、C物质的量分别减小0.6mol、0.8mol,A、D物质的量分别增加1.2mol、0.4mol,所以B、C、A、D系数比为3∶4∶6∶2,该反应的化学方程式为3B+4C⇌6A+2D,C正确;
D.在0~4s内,用不同物质表示表示反应速率,速率比等于方程式系数比,v(A)=3v(D),D正确;
故答案选B。
4.C
解析:A.平衡时Δc(X)=0.1mol/L-0.05mol/L=0.05mol/L,转化率为×100%=50%,A正确;
B.平衡常数只受温度影响,改变温度会改变平衡常数,B正确;
C.平衡常数只受温度影响,增大压强平衡常数不变,C错误;
D.降低温度,活化分子百分数减小,正逆反应速率都减小,D正确;
综上所述答案为C。
5.A
解析:A.因合成氨的反应,反应前后气体分子数不相等,一定温度下,当压强不再改变时,说明已建立平衡,A正确;
B.生成N2和生成H2均为逆反应速率,不能说明到达平衡状态,B错误;
C.生成N2代表逆反应速率,生成NH3代表正反应速率,但是二者的速率比不等于系数比,说明没有达到平衡状态,C错误;
D.建立平衡时,各组分的物质的量不再改变,但不一定等于化学计量数之比,D错误;
故本题选A。
6.A
解析:A.粗锌与稀硫酸之间可以形成原电池,加快化学反应速率,A正确;
B.加入氯化钠溶液,溶液体积增大,氢离子浓度减小,则反应速率减小,B错误;
C.碳是固体,增加固体的质量,反应速率不变, C错误;
D.容器体积不变,通入He时,因He不参与反应,参与反应物浓度不变,反应速率不变,D错误;
故答案选A。
7.A
解析:A.2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1,反应气体物质的量减少,ΔS<0,故A正确;
B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应的平衡常数可表示为K=,故B错误;
C.使用高效催化剂,反应的焓变不变,故C错误;
D.其他条件相同,增大,NO的转化率增大,故D错误;
选A。
8.A
解析:A.根据物质的物质的量之比不能判断反应的平衡状态,A选;
B.容器中X的物质的量浓度保持不变,正逆反应速率相等,反应达到平衡,B不选;
C. Y的体积分数保持不变,正逆反应速率相等,反应达到平衡,C不选;
D.该反应为体积增大的反应,容器内的压强不再变化,反应达到平衡,D不选;
故选A。
9.A
解析:A. 升高温度,可增大活化分子百分数,则单位体积内活化分子数增多,反应速率加快,故A正确;
B. 增大反应物浓度,增大了单位体积的活化分子数,没有改变活化分子百分数,故B错误;
C. 若同等程度改变反应速率,满足正逆反应速率相等,则平衡不移动,故C错误;
D. 使用催化剂能加快反应速率但不能提高反应物的平衡转化率,故D错误;
故选A。
10.C
【解析】由图象可知,温度为T1时,根据到达平衡的时间可知P2>P1,且压强越大,R的含量越低,说明平衡向逆反应方向移动,正反应为气体体积增大的反应;压强为P1时,根据到达平衡的时间可知T2>T1,且温度越高,R的含量越低,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应。
解析:由上述分析可知,正反应放热,L是气体,故C正确;
答案选C。
【点睛】本题注意根据图象判断温度、压强的大小,根据温度、压强对平衡移动的影响分析。
11.D
【分析】根据图2压强随时间变化曲线可知,a点到b点压强迅速增大,说明a点的操作是向内快速移动注射器活塞,导致压强增大,因是气体分子数减小的反应,压强增大后,平衡向正反应方向移动,c点二氧化氮浓度比b点低,但比a点高,据此分析解答。
解析:A.根据上述分析结合图2中a点到b点的压强变化可知,a点时进行的操作是压缩注射器,A正确;
B.b点到c点压强缓慢减小,说明平衡向正反应方向移动,所以b点的v正>v逆,B正确;
C.二氧化氮为红棕色气体,达到新平衡后c点二氧化氮的浓度比b点低,但比a点的高,所以颜色:c点比a点的深,C正确;
D.反应平衡常数与温度有关,因为温度不变,所以平衡常数不变,即恒温条件下,测得注射器内压强随时间变化,所以反应的平衡常数K:d=c,D错误;
故选D。
12.D
解析:A.气体分子总数增加,则,A正确;
B.由于该反应是吸热反应,其△S>0,根据△H-T△S<0,该反应在高温下才能自发进行,低温下不能自发进行,B正确;
C.随着正反应的发生,混合气体的密度逐渐增大,所以当混合气体的密度不再发生变化时,反应达到平衡状态,C正确;
D.因为各成分的量取决于起始的投料,容器内气体浓度c(CO2)∶c(CO)=1∶2时,难以体现逆反应速率和正反应速率相等、也难以确定各成分的量是否不再变化,故反应不一定达到平衡状态, D不正确;
答案选D。
13.A
解析:A.对于同分异构体来说,物质分子中含有的支链越多,分子间作用力就越小,物质的熔沸点就越低;1 mol C(CH3)4转化为1 mol (CH3)2CHCH2CH3时要吸收热量,物质含有的能量越多,体系混乱程度就越大,其熵值就越大,说明熵值大小关系为:1 mol C(CH3)4<1 mol (CH3)2CHCH2CH3,选项A正确;
B.当物质状态相同时,体系中含有气体分子数越多,熵值就越大,则熵的大小关系为:2mol C2H6(g)>1 mol CH4(g),选项B错误;
C.当物质状态相同、物质的量相同时,物质内含有的原子数目越多,熵值就越大,熵的大小关系为:1mol CuSO4·5H2O (s)>1mol CuSO4O(s),选项C错误;
D.同一物质在不同状态时,熵的大小关系为:气态>液态>固态,故熵的大小关系为:1mol H2O(g)>1mol H2O(s),选项D错误;
答案选A。
14.D
解析:A.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应吸热,根据反应方程式:2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)可知该反应ΔS>0,因此该反应在室温下是自发反应,A错误;
B.O2转化变为O3时,即3O2=2O3,故为熵减小,B错误;
C.合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,ΔS<0,则低温有利于其自发进行,C错误;
D.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)已知该反应正反应是一个ΔS>0,若ΔH<0,则任何温度下均能自发,现是在高温时能自发进行说明ΔH>0,则其逆反应为ΔH<0,S<0,故在低温时能自发进行,则该反应的正反应的ΔH>0、ΔS>0,D正确;
故答案为:D。
15.D
解析:A.根据,、时,在任何温度下都满足,故A正确;
B.对于同一物质来讲,熵值的大小与其状态有关,气态混乱度最大,熵值最大,液态次之,固态混乱度最小,熵值最小,故B正确;
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据,具有局限性,应该用复合判据,进行判断,故C正确;
D.使用催化剂可改变化学反应速率,不能改变化学反应的方向,不影响平衡的移动,故D错误;
故选D。
二、填空题
16.(1)高压、低温
(2)如果压强小,则反应速率慢、平衡转化率不高;如果压强过大,则生产成本高(动力、材料、设备等),一般采用的压强是20 ~ 50 MPa
(3)在兼顾反应速率和反应限度两个因素的同时,考虑到铁催化剂的活性温度,实际工业生产选择的温度是500℃左右
(4)由于氮气在催化剂上的吸附活化是总反应中的控速步骤,适当提高氮气的浓度有利于合成氨反应的进行,所以实际生产中维持氢氮比为 2.8 ~ 2.9
【分析】由图可知,压强增大,氨的物质的量含量增加;温度升高,氨的物质的量含量降低;在工业合成氨中,综合考虑反应速率、平衡转化率和催化剂的活性温度选择合适反应条件。
解析:(1)由图可知,压强增大,氨的物质的量含量增加;温度升高,氨的物质的量含量降低;所以合成氨反应条件是高压、低温;
故答案为高压、低温;
(2)实际工业生产选择的压强是20~50 MPa,是因为如果压强小,则反应速率慢、平衡转化率不高;如果压强过大,则生产成本高(动力、材料、设备等),一般采用的压强是20~50 MPa;
故答案为如果压强小,则反应速率慢、平衡转化率不高;如果压强过大,则生产成本高(动力、材料、设备等),一般采用的压强是20 ~ 50 MPa;
(3)氨的生产常用到催化剂,在兼顾反应速率和反应限度两个因素的同时,考虑到铁催化剂的活性温度,实际工业生产选择的温度是500℃左右;
故答案为在兼顾反应速率和反应限度两个因素的同时,考虑到铁催化剂的活性温度,实际工业生产选择的温度是500℃左右;
(4)实际生产中维持氢氮比为 2.8~2.9的原因是由于氮气在催化剂上的吸附活化是总反应中的控速步骤,适当提高氮气的浓度有利于合成氨反应的进行,所以实际生产中维持氢氮比为 2.8~2.9;
故答案为由于氮气在催化剂上的吸附活化是总反应中的控速步骤,适当提高氮气的浓度有利于合成氨反应的进行,所以实际生产中维持氢氮比为 2.8 ~ 2.9。
17.(1) 1:3 1:1
(2)逆向
解析:(1)依据起始量氮气和氢气物质的量之比等于反应之比分析判断,在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合,反应物起始量之比等于化学方程式中的反应之比,所以平衡浓度为1:3;转化率之比1:1;
故答案为:1:3;1:1;
(2)平衡时充入氩气,氩气与各个物质不反应,所有各物质得量不变,压强不变,所有容积体积增大,反应体系的压强减小,平衡逆向进行;
故答案为:逆向。
18.(1) 不变 铁是固体,增加铁的量,没有增加铁的浓度,不能改变反应速率
(2)增大 增大
(3)不变 不变
(4)减小 减小
解析:(1)因铁是固体,增加铁的量,没有增加铁的浓度,所以不能改变反应速率,故答案为:不变;铁是固体,增加铁的量,没有增加铁的浓度,不能改变反应速率;
(2)容器的体积缩小,容器内各物质的浓度都增大,浓度越大,化学反应速率越快,故答案为:增大;增大;
(3)体积不变,充入N2使体系压强增大,但各物质的浓度不变,所以反应速率不变,故答案为:不变;不变;
(4)压强不变,充入N2使容器的体积增大,但各物质的浓度都减小,浓度越小,反应速率越小,故答案为:减小;减小。
19.(1) 使用催化剂 0.05mol·L-1·min-1 1
(2)> 减小 Kc>Kd=Ke 大于
解析:(1)①由题中图象可知,实验b达到平衡所需时间变小,则反应速率更快,但是平衡时状态未变,故实验b采取的措施可能是使用催化剂;答案为使用催化剂。
②由题中图象可知,实验b条件下,容器内压强由160kPa减少到140kPa,压强减小,则气体总物质的量也减少,即4mol×=0.5mol,由2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)可得出反应NO为n(NO)=0.5mol×2=1mol,v(NO)==0.05 mol·L-1·min-1;答案为0.05 mol·L-1·min-1。
③由题中图象可知,实验a条件下,容器内压强由160kPa减少到140kPa,压强减小,故气体总物质的量减少,即4mol×=0.5mol,由2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)可得出,生成n(N2)=0.5mol,n(CO2)=1mol,平衡时剩余n(CO)=n(NO)=2mol-1mol=1mol,平衡时c(N2)=0.25mol/L,c(CO2)=0.5mol/L,c(CO)=c(NO)=0.5mol/L,反应的平衡常数Kc===1;答案为1。
(2)①由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H可知,温度一定时,压强增大,平衡正向移动,CO转化率增大,故p1>p2;由题中图象可知,升高温度,CO转化率变小,反应为放热反应,达到平衡时,v(正)=v(逆),代入v(正)=k(正)·x(CO)·x2(H2),v(逆)=k(逆)·x(CH3OH)得,K=,升温平衡逆移,K减小,所以减小。答案为>;减小。
②由题中图象可知,d、e两点温度相同,所以Kd=Ke,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),该反应为放热反应,c点温度低于e点,温度越低,K越大,所以Kc>Kd=Ke;答案为Kc>Kd=Ke。
③由题中图象可知,f点与c点温度相同,c点为平衡点,CO转化率为50%,f点不是平衡点,CO转化率为40%,要使CO的转化率提高,在f点反应要正向移动,所以f点v(正)大于v(逆);答案大于。
20.正向 不 正向
【分析】FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的实质为:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,结合化学平衡移动原理知识解答。
解析:(1)加入少量的KSCN固体,SCN-浓度增大,平衡正向移动,故答案为:正向;
(2)加入少量的KCl固体,Fe3+、SCN-浓度均不变,平衡不移动,故答案为:不;
(3)加入少量的FeCl3固体,Fe3+浓度增大,平衡正向移动,故答案为:正向。
21.(1) 任何 都能
(2)不可行,该反应为吸热、熵减的化学反应,在任何温度下都不能正向自发进行
(3)低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行
(4)当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解
解析:(1)由表中数据可知,反应①2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)的<0,>0,在任何温度下都有,所以反应①在任何温度下,都能正向自发进行,故答案为:任何;都能;
(2)由表中数据可知,反应②CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g)的>0,<0,在任何温度下都有,所以在任何温度下都不能正向自发进行,故答案为:不可行,该反应为吸热、熵减的化学反应,在任何温度下都不能正向自发进行;
(3)反应③的=-176 kJ·mol-1,=-285 J·mol-1·K-1,,则-176+0.285T<0,T<617.5K344.5℃,即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行,故答案为:低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行;
(4)CaCO3分解的条件是,代入数据178.2-0.1696T<0,解得T>1051K778℃,即当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解,故答案为:当温度高于778 ℃时,CaCO3开始分解。
22.(1)
(2)ABC
(3)> 升高温度平衡常增大,平衡正向移动,故ΔH3>0 1×10-4 <
解析:(1)利用盖斯定律,(反应Ⅰ+反应Ⅲ)/4得到反应Ⅱ,化学计量数缩小4倍,新平衡常数是原来的n次方根,两方程相加,新平衡常数为两者之积,则平衡常数为;
(2)反应Ⅱ反应前后气体分子个数增加,所以达到平衡时气体分子个数不在发生变化压强不变,反应物的气体密度和生成物的气体密度不一样,气体密度不在变化可以表示反应达到平衡,反应物的气体平均摩尔质量和生成物的气体平均摩尔质量不一样,气体平均摩尔质量不在变化可以表示反应达到平衡,反应消耗一氧化碳和生成二氧化碳的物质的量之比为1:1,所以不论反应是否平衡,它们的速率都相同;
(3)①升高温度增大,K值平衡常增大,平衡正向移动,故ΔH3>0;
②若只发生反应Ⅰ,A(345,16), ;
③在345℃时,若只发生反应Ⅲ,图中A点的K值大于此温度下反应Ⅲ的平衡常数KⅢ,所以反应逆向进行,v(正) < v(逆);
④若只发生反应Ⅱ,在一密闭刚性容器中控制恒定温度T,开始充入1 mol CO和足量的,此时压强为,同一容器中气体压强之比就等于气体物质的量之比,当达平衡测得CO的转化率为a,,平衡常数为,1molCO的压强为p0,平衡时气体总物质的量为mol,平衡时总压为,CO、SO2、CO2的分压分别为、、,压强平衡常数为。
23.(1)0.002mol·L-1·s-1
(2)< =
(3)1:1:2
(4)C
解析:(1)在0~30s内,用H2表示的化学反应速率v(H2)=;
故答案为:0.002mol·L-1·s-1。
(2)30s时,c(H2)=0.040mol⋅L−1,列三段式:
c1=0.120mol⋅L−1,故c1<0.156mol⋅L−1;
60s~80s,H2和I2,的浓度没有改变,说明反应已经平衡,则HI的浓度也不变,c2=0.156mol⋅L−1;
故答案为:<;=。
(3)同一反应中,各物质反应速率之比等于化学计量数之比,则
v(H2):v(I2):v(HI)= 1:1:2;
故答案为:1:1:2。
(4)A.HI和H2浓度相等不能确定反应是否平衡,必须正逆反应速率相等或各物质的浓度不变才能说明反应平衡,A错误;
B.密闭容器中,反应过程总质量一直不变,反应容器内总质量不随时间变化不能确定是否平衡,B错误;
C.H2百分含量保持不变,说明氢气正逆反应速率相等,说明反应平衡,C正确;
D.单位时间内生成a mol H2,根据方程式可知消耗2amolHI,同时生成a mol HI,则HI的物质的量在减少,说明反应向逆反应方向进行,反应没有达到平衡,D错误;
故答案为:C。
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