内容正文:
第2章 化学反应的方向、限度与速率 测试题
一、单选题(共15题)
1.在2A g Bg3Cg 4Dg 反应中,表示该反应速率最快的是
A.vA 0.5mol L1 s1 B.v B 0.3mol L1 s1
C.v C 4.8mol L1 min1 D.v D 1mol L1 s1
2.研究表明,在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断,判据为ΔH-TΔS。任何温度下都能正向自发进行的一项是
A.CH4(g) = C(s) +2H2(g) ΔH=+74.8 kJ·mol-1 ΔS=+80.7 J·mol-1·K-1
B.C2H2(g)+3H2(g)= 2CH4(g) ΔH=-376.4 kJ·mol-1 ΔS=-220.2J·mol-1·K-1
C.2CO(g)=2C(s,石墨)+O2(g) ΔH=+221.0 kJ·mol-1 ΔS=-178.8J·mol-1·K-1
D.2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.0 kJ·mol-1 ΔS=+494.4J·mol-1·K-1
3.关于恒容密闭容器中进行的反应 ,下列说法错误的是
A.该反应的
B.该反应能否自发进行与温度有关
C.当气体的相对分子质量不再发生变化时,反应达到平衡状态
D.当反应达到平衡状态后,升高温度,的产率和反应速率均增大
4.下列关于干冰转化为二氧化碳气体的过程,判断正确的是
A. B. C. D.
5.下图表示某反应的能量变化,对于该图的理解,你认为一定正确的是
A.曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化变化
B.曲线Ⅱ可表示反应的能量
C.该反应为放热反应,所以不需要加热就能发生
D.该反应的
6.在恒温恒容的密闭容器中进行反应:A(g)+B(g)C(s)+D(g) △H<0,下列说法正确的是
A.该反应在低温下才能自发进行
B.向容器中加入C物质,平衡逆向移动
C.向容器中通入稀有气体,压强增大,反应速率加快
D.向容器中通入A气体,平衡正向移动,A的转化率增大
7.央视栏目《国家宝藏》介绍了历史文化知识,彰显了民族自信、文化自信,其中也蕴含着许多化学知识。下列说法错误的是
A.传统鎏金士艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”,涂在器物表面,然后加火除汞,鎏金工艺利用了汞的挥发性
B.《吕氏春秋•别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚”。“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点
C.宋•王希孟《千里江山图》卷中的绿色颜料铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
D.明代《本草纲目》中记载:“……,惟以糯米,或粳米,……,和曲酿瓮中七日,以甑蒸取”。酒化酶将葡萄糖转化为乙醇时,温度越高反应速率一定越快
8.某温度下,向V L恒容密闭容器中通入4 mol X(g),发生反应:①2X(g)=Y(g)+4Z(g),②。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.25 min时,气体X反应完全
B.0~10 min内,气体X的平均反应速率为
C.25 min时,向该体系中仅通入1 mol 后,反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)
D.该温度下,反应②的平衡常数 L⋅mol
9.一种碘硫热化学分解、水循环制氢的化学工艺流程如图所示,下列说法错误的是
A.该工艺流程图中只有化学能与热能之间的相互转化
B.该工艺总反应为2H2O2H2↑+O2↑
C.该工艺流程中H2SO4和HI为催化剂
D.该工艺需要消耗大量的热能
10.金属Pd是很好的催化剂,金属Pd催化H2与C2H4反应的过程如下图所示(金属与非金属结合,非金属一般显负价):
下列说法错误的是
A.反应①中Pd被氧化
B.反应②是化合反应
C.反应③方程式为PdH(C2H5)=C2H6+Pd
D.Pd催化的总化学方程式为PdH2+C2H4=C2H6+Pd
11.在600K下,按初始投料比n(CO):n(H2)分别为1:1、1:2、1:3投料,发生反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。测得不同压强下,CO平衡转化率如图所示。下列说法正确的是
A.曲线Z代表起始投料比为1:3
B.m点对应的转化率:α(H2)>α(CO)
C.若其他条件不变,增大压强,的值增大
D.若其他条件不变,降低温度会使对应的曲线下移
12.下列说法中,正确的是
A.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
B.其他条件相同时,增大反应物浓度,反应物中活化分子的百分数增加,反应速率加快
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,它们都能独立地作为自发性的判据
D.催化剂要参与化学反应,从而降低反应的活化能,增大活化分子的百分数
13.已知气相直接水合法可以制取乙醇: 。在的条件下投料,乙烯的平衡转化率与温度(T)及压强(p)的关系如图所示。
下列有关说法错误的是
A.
B.
C.在、280℃条件下,C点的
D.A点对应条件下反应的平衡常数(用平衡分压代替浓度,分压=总压×物质的量分数)
14.NO2的储存和还原技术能有效降低柴油发动机在空气过量时排放的NO2,原理如图1所示。用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,如图2所示。
下列说法不正确的是
A.反应①为4NO2 + O2 + 2BaO = 2Ba(NO3)2
B.储存和还原技术也能降低尾气排放的NO
C.0~12.5 s内,氢气的消耗速率为v(H2) = 1.6 × 10﹣4 mol/(L·s)
D.反应②分两步进行, 第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是1∶8
15.T℃时,体积均为0.5L的两个恒容密闭容容器中发生可逆反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g) △H=-Q kJ/mol(Q>0)。保持温度不变,实验测得起始和平衡时的有关数据如表:
容器编号
起始时各物质的物质的最/mol
达到平衡时体系能量的变化
A
B
C
①
2
1
0
0.75Q kJ
②
0.4
0.2
1.6
下列叙述中正确的是
A.容器①、②中反应的平衡常数均为4
B.容器②中达到平衡时放出的热量为0.05Q kJ
C.平衡时向容器①中通入一定量的C,平衡向左移动,C的体积分数增大
D.其他条件不变,若容器②保持恒容绝热,则达到平衡时C的体积分数小于
二、填空题(共8题)
16.能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。
(1)工业上利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),已知反应中有关物质的化学键键能数据如表所示:
化学键
H-H
C-O
C≡O
H-O
C-H
E/(kJ/mol)
436
343
1076
465
413
则CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)∆H= kJ•mol-1
(2)CH3OH也可由CO2和H2合成。在体积为1L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= - 49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到10min,v(H2)= mol/(L·min);
17.在工业上常用CO与H2合成甲醇,热化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= −574.4kJ∙mol−1
(1)在T1时,向容积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数[φ(CH3OH)]与的关系如图1所示。
①当起始=2时,经过5 min反应达到平衡,CO的转化率为0.6,则0~5 min内平均反应速率υ(H2)= 。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,达到新平衡时H2的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
②当=3.5时,反应达到平衡后,CH3OH的体积分数可能是图1中的 (填“D”“E”或“F”)点。
(2)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2.CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。
A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。
18.活性炭可处理污染物NO。温度恒定在T℃下,在2L恒容密闭容器中加入NO气体和活性炭固体反应生成气体A和气体B。各物质初始及平衡时的物质的量如下:
活性炭
NO
A
B
初始时物质的量/mol
2.050
0.200
0
0
平衡时物质的量/mol
2.000
0.100
0.050
0.050
(1)写出该反应的化学方程式: ;上述反应达到平衡共耗时5分钟,当活性炭消耗0.025mol时,反应的时间 (填“>”“<”或“=”)2.5分钟。
(2)上述反应达到平衡后,其他条件不变时,通入0.2mol NO,请在下图中画出正、逆反应速率(及)随时间t变化的示意图 。
(3)向上述表格的平衡体系中通入0.100mol NO和0.150mol ,平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”),请给出判断理由 。
19.将1mol N2O4气体充入容积为10L的密闭容器中,回答下列问题:
(1)100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为 ;反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数K为 。
(2)当反应达到平衡时,对于反应N2O4(g)⇌2NO2(g),改变某一条件后,下列说法中,一定能说明化学平衡向正反应方向移动的是 。
①气体颜色加深
②N2O4的体积分数增加
③恒温恒压充入He
④单位时间内消耗N2O4和NO2的物质的量之比等于1:2
(3)若起始时充入1molNO2气体,建立如下平衡2NO2(g)⇌N2O4(g),测得NO2的转化率为a%,在温度、体积不变时,再充入1molNO2气体,重新达到平衡时,测得NO2的转化率为b%,则a b(填“>”、“<”或“=”);若恒温恒压时,充入1molNO2气体,反应2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡后,再向容器内通入一定量的NO2气体,重新达到平衡时,NO2的体积分数 (填“不变”、“增大”或“减小”)。
(4)如下图a所示,连通的玻璃瓶中充入NO2气体,建立如下平衡2NO2(g)⇌N2O4(g),已知Fe3+对H2O2的分解具有催化作用,根据图b、c中的信息,推测A瓶中气体颜色比B瓶中的 (填“深”或“浅”)。
20.为治理环境污染,工业上常用醋酸亚铜氨溶液来吸收含有大量N2的高炉气体系中的CO,从而实现CO和N2的分离,反应的化学方程式如下:CH3COOCu(NH3)2 (aq) + CO(g) CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) + Q(Q>0),
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= ;欲使K值变大,可采取的措施是 。
(2)吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨,可采取的适当处理措施有 (选填序号)。
a.适当升高温度 b.适当降低温度 c.增大压强 d.减小压强
21.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH
(1)已知:① Fe2O3(s)+ 3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 ②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH= (用含ΔH1、ΔH2代数式表示)
(2)高炉炼铁反应的平衡常数表达式K= 。
(3)在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在 2L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
①甲容器中CO的平衡转化率为 。
②下列说法正确的是 。
A.若容器压强恒定,反应达到平衡状态 B.若容器内气体密度恒定,反应达平衡
C. 甲容器中CO的平衡转化率大于乙的 D.增加Fe2O3就能提高CO的转化率
22.在一个10L的恒容密闭容器中,已知SO2与O2的反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),如果反应开始时充入4mol SO2和2mol O2,5min后反应到达平衡,此时,SO3的浓度是0.2 mol/L,求:
(1)到达平衡时SO2的转化率 ?
(2)到达平衡时O2的浓度 ?
(3)SO2的反应速率 ?
(4)该反应的平衡常数 ?
23.碲()是第ⅥA族元素,可用作合金材料的添加剂、催化剂等。一种利用含碲废料(主要成分是、)制取粗碲、固体的工艺流程如图所示。
已知:属于两性氧化物,难溶于水,易溶于强酸和强碱,分别生成和。
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程在焙烧炉内完成,焙烧炉内壁材料可以为___________(填标号)。
A. B. C. D.
(2)“焙烧”常采用逆流操作,即空气从焙烧炉下部通入,废料粉从上部加入,这样操作的目的是 ;“焙烧”时,转化为和,该反应的化学方程式为 。
(3)“调”时控制为,此时生成的离子方程式为 ;加入硫酸的量不宜过多,其原因是 。
(4)“还原”时,获得理论上需要标准状况下的体积为 ;流程中可以循环利用的物质是 (填化学式)。
(5)获得固体“一系列操作”包含 、过滤、洗涤、干燥。
参考答案:
1.B
【解析】A.vA0.5molL-1s-1,反应速率之比等于化学计量数之比,vB0.25molL-1s-1;
B.vB0.3molL-1s-1;
C.vC4.8molL-1min-1,反应速率之比等于化学计量数之比,vB≈0.027molL-1s-1;
D.vD1molL-1s-1,反应速率之比等于化学计量数之比,vB0.25molL-1s-1;
则表示该反应速率最快的是vB0.3molL-1s-1,故选B。
2.D
【解析】A.该反应ΔH>0,ΔS>0,高温条件下满足ΔH-TΔS<0,反应自发,A不符合题意;
B.该反应ΔH<0,ΔS<0,低温条件下满足ΔH-TΔS<0,反应自发,B不符合题意;
C.该反应ΔH>0,ΔS<0,任何温度条件下都不满足ΔH-TΔS<0,反应不自发,C不符合题意;
D.该反应ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都满足ΔH-TΔS<0,反应自发,D符合题意;
综上所述答案为D。
3.C
【解析】A.该反应正向气体体积变大,则混乱度增加,即,A项正确;
B.当反应满足自发进行,则,已知、,该反应要自发进行要在较高温度下才行,B项正确;
C.该反应只有一种气体生成,所以气体的相对分子质量不会发生变化,无法通过其判断是否达到平衡状态,C项错误;
D.该反应正向吸热,当反应达到平衡状态后,升高温度,平衡正向移动,则的产率和反应速率均增大,D项正确;
答案选C。
4.C
【解析】同一物质由固态变为气态的过程需要吸收热量,体系的熵增加,所以,故选C。
5.D
【解析】A.由题干图示可知,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示同一化学反应分别在不同条件下的能量变化变化,A错误;
B.由题干图示可知,曲线Ⅱ表示的是放热反应,是吸热反应,故曲线II不可表示反应的能量,B错误;
C.由题干图示可知,该反应的反应总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,但并不是所有的放热反应都不需要加热就能发生,C错误;
D.一个反应的反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,故该反应的,D正确;
故答案为:D。
6.A
【解析】A.低温时更容易小于0,A项正确;
B.C物质是固体,向容器中加入C物质,平衡不移动,B项错误;
C.向容器中通入稀有气体,容器内反应物浓度不变,反应速率不变,C项错误;
D.向容器中通入A气体,平衡正移,A的转化率减小,D项错误;
答案选A。
7.D
【解析】A.Hg常温下为液体,易挥发,加热除去汞利用了汞的挥发性,A正确;
B.铜和锡的合金硬度较大,合两柔则为刚体现了合金硬度的特点,即合金的硬度通常大于各组分金属的硬度,B正确;
C.铜绿的主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3,C正确;
D.温度过高会使酶失去活性,使反应速率变慢,D错误;
故选D。
8.D
【解析】A.由题干图像可知,25 min时,生成了2molY,根据反应方程①可知,消耗4molX,则气体X反应完全,A正确;
B.由题干图像可知,0~10 min内生成了1.6molY,则消耗3.2molX,故气体X的平均反应速率为=,B正确;
C.由A项分析可知,反应①不可逆反应,故25 min时反应①进行完全,恒温恒容下向该体系中仅通入1 mol Y(g)后,反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变),C正确;
D.由题干图像信息可知,25min时生成了2molY,同时反应①生成了8molZ,而Z的物质的量实际上最终为1.6mol,说明反应②消耗了6.4mol,生成了3.2molM,该温度下,反应②的平衡常数 L⋅mol,D错误;
故答案为:D。
9.C
由图可知,碘硫热化学分解、水循环制氢的化学工艺流程涉及的反应为、、,总反应为,反应中I2和SO2是反应的催化剂。
【解析】A.该工艺流程图中只有化学能与热能之间的相互转化,无其他能量变化,A正确;
B.根据上述分析可知:总反应为2H2O2H2↑+O2↑,B正确;
C.该工艺流程制氢是独立的三步反应组成的循环,该工艺流程中H2SO4和HI为中间产物,I2和SO2是反应的催化剂,C错误;
D.该工艺流程图中HI及H2SO4的分解反应,都需要高温在一定温度下进行, 因此需要消耗大量的热能,D正确;
故合理选项是C。
10.D
【解析】A.由图可知,反应①为钯与氢气反应生成氢化钯,反应中钯元素的化合价升高被氧化,故A正确;
B.由图可知,反应②为氢化钯与乙烯发生化合反应生成PdH(C2H5),故B正确;
C.由图可知,反应③为PdH(C2H5)发生分解反应生成乙烷和钯,反应的化学方程式为PdH(C2H5)=C2H6+Pd,故C正确;
D.由图可知,钯催化的总反应为钯做催化剂的条件下,乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷,反应的化学方程式为H2+C2H4C2H6,故D错误;
故选D。
11.C
相同温度下,氢气投料越多,平衡向右移动,CO的平衡转化率越大,故曲线X代表1 : 3投料,曲线Y代表起始投料比为1:2,曲线Z代表起始投料比为1:1,以此解答。
【解析】A.相同温度下,氢气投料越多,平衡向右移动,CO的平衡转化率越大,故曲线X代表1 : 3投料,A项错误;
B.m点起始投料比为1:2,正好是方程式中CO和H2的系数比,则反应过程中转化率:α(H2)=α(CO),B项错误;
C.若其他条件不变,增大压强,平衡正向移动,但根据勒夏特列原理可知c(H2)增大,而平衡常数K=是定值,则的值增大,C项正确;
D.该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,对应的曲线上移,D项错误;
故选C。
12.D
【解析】A.活化分子发生碰撞时,只有适当的取向时,才能发生有效碰撞,A说法错误;
B.其他条件相同时,增大反应物浓度,反应物中活化分子的数目增加,百分数未变,B说法错误;
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,不能独立地作为自发性的判据,可利用综合判据△H−T△S来判断,C说法错误;
D.催化剂要参与化学反应,改变反应路径,从而降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,D说法正确;
答案为D。
13.C
此反应为气体分子数减小的反应,因此相同温度下,增大压强,平衡正向移动,反应物转化率增大;同样可由图分析,温度收到,乙烯转化率减小,故升高温度平衡逆移,此反应。
【解析】A.升高温度,乙烯转化率减小,,A正确;
B.当温度相同时,从到乙烯转化率增大,平衡正向移动,,B正确;
C.在、280℃条件下,平衡转化率在点位置,说明点未达平衡状态,反应正向进行,点的,C错误;
D.设与的物质的量均为“1”:
开始
1
1
0
转化
0.2
0.2
0.2
平衡
0.8
0.8
0.2
乙醇占,乙烯和水各占,,D正确;
故选C。
14.D
【解析】A.根据图1中反应①反应物为氧化钡、二氧化氮和氧气,生成物为硝酸钡,其反应为,故A正确;
B.根据NO2的储存和还原技术能有效降低柴油发动机在空气过量时排放的NO2,NO和氧气反应生成NO2,则储存和还原技术也能降低尾气排放的NO,故B正确;
C.0~12.5s内,氢气的消耗速率为mol/(L·s)= 1.6 × 10﹣4 mol/(L·s),故C正确;
D.第一步反应中H2被氧化生成水,H元素的化合价由0价升高到+1价,Ba(NO3)2的N元素化合价由+5价降低到-3价,生成氨气,则1mol Ba(NO3)2生成氨气得到16mol电子,参加反应的氢气的物质的量为mol=8mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1,故D错误;
综上所述,答案为D。
15.C
根据表中数据可知,容器①达到平衡时,释放的热量为0.75Q kJ,则A反应1.5mol,B反应0.75mol,生成C1.5mol;平衡时A、B、C的量分别为0.5mol、0.25mol和1.5mol。容器②中若C完全转化为A、B时,物质的量分别为2.0mol、1mol,且两容器的条件相同,则完全等效。
【解析】A.因为温度相等,②中平衡常数与①中平衡常数相等,①中平衡常数K==18,②中平衡常数也为18,A叙述错误;
B.容器①、②反应为完全等效平衡,平衡时B的物质的量相等,相比较①的平衡状态,②中反应逆向进行,吸收热量,则②中吸收的热量为(0.25-0.2)mol×Q kJ/mol=0.05Q kJ,B叙述错误;
C.恒容条件下,平衡时向容器①中通入一定量的C,C的浓度增大,根据勒夏特列原理,平衡向左移动,但不能消除C的增大量,故C的体积分数增大,C叙述正确;
D.平衡时②中C的体积分数为=,其他条件不变,若容器②保持恒容绝热,随反应进行,温度降低,反应向生成C的方向移动,C的体积分数增大,则达到平衡时C的体积分数大于,D叙述错误;
答案为C。
16.(1)-99
(2)0.225
【解析】(1)反应热∆H等于反应物总键能减去生成物总键能。所以∆H=1076 kJ/mol+2×436 kJ/mol-(413×3+465+343)kJ/mol=-99 kJ/mol,故答案是-99;
(2)从图象分析,从反应开始到10min,CO2浓度变化量是0.75mol/L,根据系数与物质转化的量成正比,则H2浓度变化量是2.25 mol/L,v(H2)=0.225 mol/(L·min),则答案是0.225。
17.(1) 0.12 mol∙L−1∙min−1 增大 F
(2)KA=KB>KC
【解析】(1)①当起始=2时,即加入了1molCO和2mol H2,经过5 min反应达到平衡,CO的转化率为0.6,则消耗了0.6molCO,消耗了1.2mol H2,则0~5 min内平均反应速率,达到平衡时甲醇物质的量为0.6mol,剩余0.4molCO,0.8mol H2,平衡常数为,若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,,平衡正向移动,达到新平衡时H2的转化率将增大;故答案为:0.12 mol∙L−1∙min−1;增大。
②当=3.5时,氢气量增大,一氧化碳的量减少,虽然CO转化率增大,但总量会减少,反应达到平衡后,CH3OH的体积分数可能比C点低,因此图1中的F点;故答案为:F。
(2)A、B温度相同,则平衡常数相等,C点温度高,但CO比B低,说明逆向移动,平衡常数减小,因此A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC;故答案为:KA=KB>KC。
18.(1) C+2NON2+CO2 <
(2)
(3) 不移动 浓度熵Qc==K,平衡不移动
【解析】(1)反应过程中转化量:n(C):n(NO):n(A):n(B)=(2.05-2):(0.2-0.1):0.05:0.05=1:2:1:1,则方程式为C+2NO=A+B,A和B是两种气体,根据原子守恒结合化合价升降相等可知A、B为N2和CO2,方程式为:C+2NON2+CO2;上述反应达到平衡共耗时5分钟,消耗活性炭0.05mol,化学反应过程中正反应速率逐渐减小,则当活性炭消耗0.025mol时,反应的时间<2.5分钟。
(2)上述反应达到平衡后,其他条件不变时,通入0.2mol NO,正反应速率瞬间增大,逆反应速率瞬间不变,平衡正向移动,正反应速率减小,逆反应速率增大,再次平衡时正逆反应速率相等,画出正、逆反应速率(及)随时间t变化的示意图为 。
(3)由表格数据可知,该反应的平衡常数K=,向上述表格的平衡体系中通入0.100mol NO和0.150mol ,浓度熵Qc==K,平衡不移动。
19. 0.001mol/(L·s) 0.36 ③ < 不变 浅
【解析】(1)由坐标图中数据可知:在0~60 s时段,∆c(N2O4)=(0.100 mol·L-1-0.040 mol·L-1)÷60 s=0.001 mol·L-1·S-1;反应进行至60s后,反应物的浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,则反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数K===0.36, 故答案为0.001mol/(L·s);0.36;
(2)①若缩小体积使c(NO2)增大,气体颜色加深,但平衡此时向逆反应方向移动;
②在恒温恒容时,加入NO2可使平衡逆向移动,N2O4的体积分数增加,故N2O4的体积分数增加不能说明平衡正向移动;
③恒温恒压充入He,体积增大,平衡向正反应方向移动;
④单位时间内消耗N2O4和NO2的物质的量之比等于1:2,说明此时正逆反应速率相等,反应处于平衡状态;
综上所述,符合题意的有:③ ,故答案为③;
(3)体积不变,达到平衡后,再充入1 mol NO2,相当于加压,平衡正向移动,转化率增大,故b%>a%;在恒温恒压时,反应2NO2(g) ⇌N2O4(g)达到平衡后,再向容器内充入一定量的NO2,因体积可变,二者平衡等效,则N2O4的体积分数不变;故答案为<、不变;
(4)由图b知H2O2分解放热,则图a中B容器中温度较A容器高;由图c可知反应2NO2(g)⇌N2O4(g)正反应为放热反应,升高温度,使平衡2NO2⇌N2O4逆向移动, NO2的浓度增大,气体的颜色加深,因B中浓度较高,故其中气体的颜色较深,A中气体颜色较B中浅,故答案为浅。
20.(1) 降低温度
(2)ad
【解析】(1)化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,则该反应的化学平衡常数表达式;该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K值变小,故欲使K值变大,可采取的措施是降低温度;
(2)该反应是气体体积缩小的放热反应;
a.适当升高温度平衡向吸热反应方向进行,则升温平衡逆向进行,可以重新生成醋酸亚铜氨,故正确;
b.适当降低温度平衡向放热反应方向进行,不能重新生成醋酸亚铜氨,故错误;
c.增大压强平衡向气体体积减小的方向进行,不能重新生成醋酸亚铜氨,故错误;
d.减小压强平衡向气体体积增大的方向进行,可以重新生成醋酸亚铜氨,故正确;
答案选ad;
21. ΔH1-3ΔH2 60% B
(1)依据热化学方程式 和盖斯定律计算分析判断;
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g) △H,依据平衡常数概念写出表达式;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲中,加入物质反应达到平衡,依据平衡三段式列式计算结合转化率概念计算得到;
②根据平衡状态的特征,分析解答。
【解析】(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) △H2
依据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g) △H=△H1-3△H2,
故答案为△H1-3△H2;
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g),平衡常数K=;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲中,加入物质反应达到平衡,设消耗一氧化碳物质的量为x
Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol) 1 1 1 1
变化量(mol) x x
平衡量(mol) 1-x 1+x
K===64,计算得到x=0.6
转化率=60%
故答案为60%;
②Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5kJmol-1
A.若容器压强始终恒定,不能标志反应达到平衡状态,A项错误;
B.反应前后气体质量变化,体积不变,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态,B项正确;
C.乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳1mol,乙容器中CO的平衡转化率为66.6%,C项错误;
D.固体量增加不影响化学平衡,增加Fe2O3不能提高CO的转化率,D项错误;
故答案为B。
22. 50 0.1 mol/L 0.04mol/(Lmin) 10
【解析】根据三段式:进行分析解答。
(1)到达平衡时SO2的转化率==50 ,故答案:50;
(2)到达平衡时O2的浓度c==0.1 mol/L,故答案:0.1 mol/L;
(3)SO2的反应速率v==0.04mol/(L min),故答案:0.04mol/(Lmin)
(4)该反应的平衡常数K==10,故答案:10。
23.(1)C
(2) 使固体与气体充分接触,提高反应速率
(3) 过多的硫酸会和反应,导致产品产率降低
(4) 22.4
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
含碲废料(主要成分是Cu2Te、Cr2O3)和纯碱、空气焙烧反应生成Na2TeO3、Na2CrO4、CuO和CO2,加水充分水浸,过滤得到主要含Na2TeO3、Na2CrO4的滤液1,滤渣1的主要成分为CuO,向滤液1中加入适量稀硫酸调pH生成难溶物TeO2,经过滤得到TeO2固体和主要含Na2CrO4的滤液2,TeO2固体经酸溶转化为TeO2+,“还原”时,TeO2+被SO2还原为粗碲,SO2被氧化生成H2SO4,则回收液的主要成分为H2SO4;滤液2中加入稀硫酸,将转化为,再加入KCl得到K2Cr2O7溶液,最后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到K2Cr2O7,据此解答。
【解析】(1)高温条件下能与碳酸钠反应,与空气中的氧气反应,故不可用作焙烧炉内壁材料,只有合适,故选C;
(2)逆流操作可促进固体与气体充分接触,提高反应速率;根据化合价升降相等,“焙烧”时,转化为和的化学方程式为:;
(3)滤液1中加适量的硫酸调时生成的离子方程式为:;已知属于两性氧化物,则硫酸会与反应,则“调”时加入硫酸的量不宜过多的原因是过多的硫酸会与反应,导致产品产率降低;
(4)“还原”时元素得电子,化合价由+4价降低到0价,则S元素失电子,化合价由+4价升高到+6价,其氧化产物为,反应的离子方程式为:,获得,的物质的量为,则需要,标准状况下的体积为;“回收液”主要成分为,可循环利用;
(5)获得固体的“一系列操作”包含蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
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