内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡 测试题
一、单选题(共20题)
1.1,3-丁二烯与Br2以物质的量之比为1∶1加成时的反应过程和能量变化示意图如下,有关说法错误的是
A.相同条件下,产物B比产物A更稳定
B.相同条件下,使用合适的催化剂不能提高产物A的平衡百分含量
C.由中间体C生成产物A的速率比生成产物B的速率更快
D.1,3-丁二烯与Br2的1,2-加成反应的反应热ΔH1小于1,4-加成反应的反应热ΔH2
2.瑞典皇家科学院将2023年诺贝尔化学奖授予“量子点的发现与合成”作出贡献的科学家。中国科学技术大学熊宇杰、高超教授利用光催化和Ru可以有效地从CdS量子点中提取光生带正电空穴(用表示,可捕获电子)和电子,进一步氧化HMF()来生产HMFCA()和DFF(),反应原理如图所示,下列说法正确的是
A.Ru能降低反应的焓变,提高化学反应速率
B.生成HMFCA过程中,断裂了极性键和非极性键,形成了极性键
C.生成DFF和HMFCA的过程中,没有参与Ru-CdS表面反应
D.当生成HMFCA与DFF物质的量之比为时,CdS量子点至少产生
3.T℃时,在1L密闭容器中A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化如图I所示;若保持其他条件不变,温度分别为Tl和T2时,B的体积百分含量与时间的关系如图Ⅱ所示。则下列结论正确的是
A.在达平衡后,保持其他条件不变,增大压强,平衡向逆反应方向移动
B.在达平衡后,保持压强不变,通入稀有气体,平衡向正反应方向移动
C.保持其他条件不变,若反应开始时A、B、C的浓度分别为0.4mol·L-1、0.5 mol·L-1和0.2 mol·L—1,则达到平衡后,C的浓度大于0.4 mol·L-1
D.保持其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,且A的转化率增大
4.一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数中ψ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.图中Z的大小为a>3>b
B.该反应的焓变△H<0
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.图中X点对应的反应速率:3v正(CH4)=v逆(H2)
5.下列实验装置(夹持装置略)及操作正确的是
A.检验浓硫酸与铜反应产生的二氧化硫
B.测定化学反应速率
C.测定中和热
D.铁上镀铜
A.A B.B C.C D.D
6.某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应,达到平衡后,在不同的时间段,分别改变影响反应的一个条件,测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示,下列说法中正确的是
A.30~40min间该反应使用了催化剂
B.前8min内A的平均反应速率为
C.反应方程式中的,正反应为吸热反应
D.30min时降低温度,40min时升高温度
7.下列说法正确的是
A.吸热反应一定不能自发进行
B.,,则
C.由,可知金刚石比石墨稳定
D.,则与反应一定放出57.3kJ热量
8.可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是①单位时间内生成nmolO2的同时消耗2nmolNO;②单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成nmolO2:③混合气体的颜色不再改变的状态;④2v(NO2)正=v(O2)逆;⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态:⑥混合气体的密度不再改变的状态
A.①③④⑤ B.②④⑥ C.①③⑤ D.①②③④⑤⑥
9.下列关于化学平衡的叙述正确的是
A.化学平衡状态是一种静止的状态,反应物和生成物的浓度已经不再改变
B.化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等且等于零
C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D.通常K越大,说明平衡体系中生成物所占比例越大,正反应进行程度越大
10.某温度下,已知反应 ,在体积一定的密闭容器中达到平衡,下列叙述正确的是
A.反应速率
B.降低温度,的值变小
C.增加Y的物质的量,X的转化率减小
D.加入X,反应的增大
11.在催化剂及酸性介质条件下,H2和O2直接合成过氧化氢的反应机理如下图所示。下列说法正确的是
A.反应H2(g)+O2(g)=H2O2(aq)的ΔS>0
B.整个催化反应过程中涉及共价键的断裂与形成
C.O2在催化剂表面得到电子被氧化,发生氧化反应
D.酸电离出的H+在反应过程中也起到催化作用
12.应:2A2B+C(A为红棕色气体,其余气体无色)在恒温恒容密闭容器中进行, 达到反应限度的标志是
① 单位时间内生成 n mol C 的同时,生成 2n mol A
② v正(B)=v正(A)
③ 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
④ 混合气体的颜色不再改变的状态
⑤ 混合气体的密度不再改变的状态
⑥ 混合气体的压强不再改变的状态
⑦ 用A与B、C表示的反应速率之比为2:2:1的状态
A.①③④⑥ B.②③⑤⑦ C.②④⑥ D.①⑤⑦
13.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,得到如下图像(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
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
2A(g)+B(g)⇌2C(g)
2A(g)⇌C(g)
3A(g)+B(g)⇌2C(g)
A(g)+B(g)⇌2C(g)
A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2
C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1或ΔH<0,T2<T1
D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
14.SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法,主要反应如下:
4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)⇌4N2(g)+6H2O(g) ΔH
相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应,下列说法错误的是
A.工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性
B.投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强
C.图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率
D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高NO的平衡转化率
15.“人工固氮”对农业生产至关重要。常温、常压、光照条件下,与水反应的方程式为,该反应在无催化剂和有催化剂条件下能量变化如图所示,下列说法中正确的是
A.该反应是放热反应,
B.有催化剂存在的条件下,第Ⅱ步为决速步骤
C.升高温度,能提高活化分子百分数
D.使用催化剂可降低总反应的反应热
16.工业上利用还原,从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下,在的恒容密闭容器中,充入1molCO和1molNO,反应2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)达到平衡时,测得c(N2)=0.2mol/L,下列说法不正确的是
A.加入催化剂使正反应速率加快,逆反应活化能减小
B.升高温度,正、逆反应速率增大的倍数不同
C.该温度下,该反应的平衡常数K≈0.25
D.若平衡时,往容器中通入2molCO和1molN2,则此时
17.在一个密闭容器中发生反应:,反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,当反应达到平衡时可能的数据是
A. B.
C. D.
18.下列是有关外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,则正反应
B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后,化学反应速率随时间变化的图像
C.③是在有无催化剂存在条件下,建立平衡过程的图像,a是使用催化剂时的曲线
D.④是一定条件下,向含有一定量A的恒容密闭容器中逐渐加入B,达平衡时A的转化率的图像
19.用活性炭还原可防止空气污染,其反应原理为。在密闭容器中,和足量碳发生该反应,反应相同时间内,测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图1所示。维持温度不变,反应相同时间内,测得的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法正确的是
A.图1中的A、B、C三个点中,只有A点达到平衡状态
B.图2中E点的小于
C.图2中平衡常数K(E点)=K(G点),则的浓度:c(E点)=c(G点)
D.在恒温恒容下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的,与原平衡相比,的平衡转化率增大
20.下列有关说法正确的是
A.
B.为降低高炉尾气中CO的含量,可采用增加高炉高度(延长反应时间)的方法
C.合成氨的生产中,压强越大,氨的产率越高,因此在选择条件时,压强越大越好
D.其他条件相同时,增大反应物浓度,可增大活化分子百分数,从而加快反应速率
二、非选择题(共5题)
21.氮的氧化物既是空气的重要污染物,同时也是重要的化工原料。
(1)在373K时,向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=−57.0kJ·mol−1。测得NO2的物质的量分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
φ(NO2)
1.0
0.75
0.52
0.40
0.40
①0~20 min内,υ(N2O4)= mol·L−1·min−1。
②上述反应中,υ正(NO2)=k1·c2(NO2),υ逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数,则373K时,k1、k2的数学关系式为 。改变温度至T1时k1=k2,则T1 373K(填“>”“<”或“=”)。
(2)NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气脱硝技术。已知:6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH,向容积为2L的恒容密闭容器中,充入NO2和NH3的混合气体0.14mol充分反应。不同投料比时,NO2的平衡转化率与温度的关系如图中曲线所示[投料比=n(NO2)/n(NH3)]。
①ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
②x 3∶4(填“>”“<”或“=”)。
③400K时,反应的平衡常数为 (填计算式即可)。
④投料比为3∶4时,Q点υ逆(NH3) (填“>”“<”或“=”)P点υ逆(NH3)。
22.在一容积为3 L的密闭容器内加入0.3 mol的N2和0.9 mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3 ΔH<0.反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示:
(1)根据图示,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(NH3) 。
(2)反应达到平衡后,第5分钟末,保持其它条件不变,若改变反应温度,则NH3的物质的量浓度不可能为 。
a.0.20 mol/L b.0.12 mol/L c.0.10 mol/L d.0.08 mol/L
(3)反应达到平衡后,第5分钟末,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡 移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”),化学平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)
23..已知反应,某温度下,在密闭容器中投入一定量的、,两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)从反应开始到时,用的浓度变化表示的反应速率为 。
(2)经测定,前内,则该反应的化学方程式为 。
(3)在密闭容器里,通入、、,发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是___________(填字母)。
A.降低温度 B.加入催化剂 C.增大容器容积 D.减小容器容积
(4)反应达到平衡时,的转化率是 。
(5)能说明此反应在恒温恒容的密闭容器中达到平衡状态的是 。
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用、、表示的反应速率之比为
④混合气体的密度不再改变
⑤气体的体积分数不变
⑥混合气体的质量不再改变
.已知尿酸是一种有机酸(以表示),能溶于水。关节炎的原因归结在关节滑液中形成了尿酸钠晶体()。发生的反应如下:
①;②
(6)关节炎大都是阴冷天气时发作,这说明反应②是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(7)写出反应②的平衡常数表达式 。
(8)改变下列一个条件,能提高活化分子百分数的是___________(填字母)。
A.增大反应物浓度 B.加入高效催化剂 C.适当升温 D.增大压强
24.CO2资源化利用受到越来越多的关注,它能有效减少碳排放,有效应对全球的气候变化,并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放,涉及的反应如下:
I.
Ⅱ. kJ⋅mol-1
Ⅲ. kJ⋅mol-1
回答下列问题:
在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1 mol 和3 mol ,仅发生反应I和Ⅱ,经过一段时间后,反应I和Ⅱ达到平衡,此时测得的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]},则该温度下反应I的平衡常数 (写出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。
25.已知反应:2A(g)+B(g)2C(g)
(1)在一个体积为2L的密闭容器中充入6 mol A和3mol B进行上述反应,保持温度不变,2min后达到平衡,测得混合气体中B的体积分数为25%,用A浓度变化表示的化学反应速率为 ,求该温度下平衡常数K= ;
(2)下图表示在密闭容器中上述反应达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是 ;b~c过程中改变的条件可能是 ;请将增大压强时,反应速度变化情况画在c~d处。
(3)以上反应达平衡后,若此时只将容器的体积扩大为原来的2倍,达新平衡后,容器内温度将 (填“升高”、“降低”或“不变”(假设容器不与外界进行热交换))。
参考答案:
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
C
D
A
B
B
C
D
A
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
B
A
C
D
C
D
D
C
B
A
1.D
A.物质的能量越低越稳定,A项正确;
B.催化剂可以提高反应速率,但不改变平衡百分含量,B项正确;
C.活性中间体C必须跨越较高的能垒才能转化为1,4-加成产物,比较难,速率较慢,C项正确;
D.由图可知两个反应都是放热反应,ΔH<0,但1,4-加成放热更多,ΔH2的值更小,D项错误。
故本题选D。
2.B
A.Ru是该反应的催化剂,能提高化学反应速率,但不能降低反应的焓变,A错误;
B.生成HMFCA过程中,断裂了C-H极性键和O-O非极性键,形成了O-H极性键,B正确;
C.生成HMFCA过程中,发生反应O2+2H++2e-=2·OH,HMF+·OH+h+HMFCA+H+,一定有e−或h+参与,C错误;
D.生成HMFCA与DFF物质的量比为时,具体物质的物质的量是多少不知道,无法计算CdS量子点至少产生的,D错误;
故选B。
3.C
该反应达到平衡状态时,A浓度的变化量=(0.5-0.3)mol·L-1=0.2mol·L-1,B浓度的变化量=(0.7-0.1)mol·L-1=0.6mol·L-1,C浓度的变化量=(0.4-0)mol·L-1=0.4mol·L-1,同一化学反应同一时间段内,各物质浓度的变化量之比等于其计量数之比,所以该反应方程式为:A(g)+3B(g) 2C(g);根据“先拐先平数值大”结合图II知,T1>T2,升高温度,B的体积发生增大,则该反应的正反应是放热反应。
A.该反应的正反应是气体体积减小的反应,保持其它条件不变,增大压强,化学平衡向正反应方向移动,故A错误;
B.在达平衡后,保持压强不变,通入稀有气体,容器体积变大,反应物所占分压减小,平衡向体积增大的方向移动,平衡逆向进行,故B错误;
C.将C“归0”后,得到A、B的起始浓度分别为0.5mol·L-1、0.8mol·L-1,对比原A、B的起始浓度分别为0.5mol·L-1、0.7mol·L-1,增大了B的起始浓度,则A的转化率增大,平衡时C的浓度大于原平衡时C的浓度大于0.4 mol·L-1,故C正确;
D.其它条件不变,升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向吸热反应方向移动,根据图Ⅱ知,正反应是放热反应,所以平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,故D错误;
故选C。
4.D
A.起始=Z,Z越小,说明甲烷相对越多,达到平衡时甲烷的含量越多,则Z的大小为b>3>a,A项错误;
B.升高温度,甲烷的体积分数减小,说明升高温度平衡正向移动,则该反应的焓变△H>0,B项错误;
C.起始=3,水和甲烷按1:1反应,达到平衡时,该比值大于3,C项错误;
D.图中X点在平衡曲线上,化学反应中,化学计量数之比等于化学反应速率之比,则对应的反应速率:3v正(CH4)=v逆(H2),D项正确;
答案选D。
5.A
A.铜与浓硫酸加热条件:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,二氧化硫能使品红溶液褪色,浸有NaOH的棉团吸收二氧化硫,防止污染空气,A正确;
B.测定反应速率时需要分液漏斗滴加双氧水,否则产生的氢气从长颈漏斗中逸出,B错误;
C.测定中和热时需要环形玻璃搅拌器搅拌混合溶液,否则混合溶液温度不均匀而产生误差,大小烧杯的杯口相平,减少热量损失,C错误;
D.电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,因此铁上镀铜应该铜作阳极,铁作阴极,D错误;
故选A。
6.B
由图可知,反应在20~30min时反应达到平衡状态,30~40min间反应物和生成物浓度均减小,但平衡不移动,故30~40min间改变的条件为减小压强;减压,平衡不移动,故反应前后气体分子数不变,x=1;40min时正逆反应速率均加快,平衡逆向移动,改变的条件为升温,升温,逆向移动,逆向吸热,正向放热。
A. 30~40min间正逆反应速率均减小,说明该阶段不是使用了催化剂,故A错误;
B. 由图可知8min前A的浓度减小了2mol•L-1-1.36mol•L-1=0.64mol•L-1,所以A的反应速率为 =0.08mol•L-1•min-1,故B正确;
C. 30~40min间改变的条件为减小压强,减压,平衡不移动,故反应前后气体分子数不变,x=1,40min时正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,改变的条件为升温,升温,逆向移动,逆向吸热,正向放热,故C错误;
D. 30~40min间改变的条件为减小压强,减压,平衡不移动,40min时正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动,改变的条件为升温,故D错误;
故选B。
7.B
A.氢氧化钡晶体和氯化铵反应是吸热反应,能自发进行,故A错误;
B.相同条件下,同种物质的气态比液态能量高,则,故B正确;
C.由,说明相同条件下,金刚石的能量高于石墨,能量越高,越不稳定,则石墨比金刚石稳定,故C错误;
D.与反应虽然生成1molH2O,但同时生成了硫酸钡沉淀,则放出的热量一定不是57.3kJ,故D错误;
本题答案B。
8.C
在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,据此解答。
①单位时间内生成nmolO2的同时消耗2nmolNO,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态;
②单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成nmolO2,均表示正反应速率,不一定达到平衡状态:
③NO2是红棕色气体,NO和O2均无色,颜色不再改变的状态可用于判断平衡状态;
④2v(NO2)正=v(O2)逆不满足正逆反应速率相等,没有达到平衡状态;
⑤混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,能说明反应达到平衡状态:
⑥密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再改变的状态,不一定达到平衡状态;
根据以上分析可知①③⑤符合。答案选C。
9.D
A.化学平衡状态是一种动态平衡,正逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度已经不再改变,A错误;
B.化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等,但是不等于零,B错误;
C.对于确定的反应,化学平衡常数K只与温度有关,C错误;
D.通常K越大,说明平衡正向进行程度大,故平衡体系中生成物所占比例越大,D正确;
故选D。
10.A
A.X、Y表示的反应速率之比等于方程式的系数之比,且达到平衡时,正逆反应速率相等,即平衡时,,A项正确;
B.降低温度,化学平衡向着放热方向进行,即向逆方向进行,的值变大,B项错误;
C.增加Y的物质的量,平衡正向移动,X的转化率增大,C项错误;
D.加入X,反应的△H不会发生变化,D项错误;
答案选A。
11.B
A.反应过程中气体的总物质的量减少,所以熵减小,则△S<0,A错误;
B.反应的总方程式为H2(g)+O2(g)=H2O2(aq),H2、O2、H2O2均存在共价键,反应中反应物的共价键断裂、生成物中形成共价键,所以整个催化反应过程中涉及共价键的断裂与形成,B正确;
C.O2中O为0价,H2O2中O为-1价,O元素的化合价由0→-1,化合价降低,O2在催化剂表面得到电子被还原,发生还原反应,C错误;
D.H+是中间产物,不是催化剂,而酸电离出的H+在反应过程中没有起到催化作用,D错误;
答案选B。
12.A
当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
①单位时间内生成n mol C的同时生成2n mol A,说明正逆反应速率比等于系数比,一定达到平衡状态,故选①;
②v正(B)=v正(A),反应向右进行,反应速率同向,反应没有达到平衡状态,故不选②;
③反应前后气体质量不变,气体物质的量是变量,根据,混合气体的平均相对分子质量是变量,平均相对分子质量不再改变的状态,达到平衡状态,故选③;
④A为红棕色气体,混合气体的颜色不再改变的状态,说明A浓度不变,一定达到平衡状态,故选④;
⑤反应前后气体质量不变,容器体积不变,根据,密度是恒量,密度不再改变的状态,不一定平衡,故不选⑤;
⑥反应前后气体物质的量是变量,所以混合气体的压强是变量,压强不再改变的状态为平衡状态,故选⑥;
⑦用A与B、C表示的反应速率之比为2:2:1的状态,无论是否平衡,A与B、C表示的反应速率之比都是2:2:1,故不选⑦;
综上,①③④⑥符合题意,答案选A。
13.C
A.根据图像,随着温度的升高,A的平衡转化率降低,根据勒夏特列原理,正反应方向为放热反应,即ΔH<0,作等温线,增大压强,平衡向正反应方向进行,A的平衡转化率增大,即p2>p1,故A错误;
B.根据图像,T2先达到平衡,说明T2>T1,温度升高,n(C)降低,说明正反应方向为放热反应,即△H<0,故B错误;
C.如果该反应为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向进行,C的平衡体积分数降低,即T1>T2,如果该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向进行,C的平衡体积分数增大,即T2>T1,故C正确;
D.假设该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向进行,A的平衡转化率降低,即T1>T2,故D错误;
答案为C。
【点睛】图像分析时要注意纵坐标和横坐标的相对关系,应用先拐先平衡以及影响化学平衡移动的因素进行分析即可。
14.D
A.由图可知,相同温度下,催化剂乙作用下NO转化率远大于催化剂甲,故工业上选择催化活性更高的催化剂乙,A项正确;
B.催化剂一定时,达到平衡后,随着温度升高,NO转化率减小,说明该反应是放热反应,且该反应的正向是气体总分子数增大的反应,故降低温度、减小压强,有利于平衡正向移动,提高NO平衡转化率,B项正确;
C.M点对应温度下,催化剂乙存在时NO转化率大于M点,而催化剂对平衡无影响,故M点NO的转化率不是该温度下的平衡转化率,C项正确;
D.相同条件下,选择高效催化剂,可加快反应速率,但不能使平衡移动,故不能改变NO的平衡转化率,D项错误;
答案选D。
15.C
A.由图可知该反应是吸热反应,,A项错误;
B.第Ⅰ步的活化能比第Ⅱ步的活化能大,故第Ⅰ步为决速步骤,B项错误;
C.升高温度,能量较低的分子可吸收能量转化为活化分子,故升高温度可提高活化分子的百分数,C项正确;
D.使用催化剂不改变总反应的反应热,D项错误;
故选C。
16.D
一定温度下,在1L的恒容密闭容器中,充入1molCO和1molNO,反应平衡时,测得c(N2)=0.2mol/L,则可建立如下三段式:
K=≈0.25。
A.加入催化剂使正反应速率加快,则该催化剂降低正反应的活化能,则逆反应活化能减小,A正确;
B.升高温度,平衡一定发生移动,则正、逆反应速率不同,增大的倍数不同,B正确;
C.根据分析,该温度下,该反应的平衡常数K≈0.25,C正确;
D.若往容器中再通入2molCO和1molN2,则此时Qc=≈0.079<0.25,平衡正向移动,,D错误;
故选D。
17.D
A.若N2O3和O2完全反应,N2O5的浓度为0.3mol/L,而该反应为可逆反应,不可能完全转化,c(N2O5)应小于0.3mol/L,A项不选;
B.反应物和生成物的浓度不可能同时增大,B项不选;
C.若N2O5完全逆向转化,c(O2)=0.3mol/L,可逆反应不可能完全转化,c(O2)应小于0.3mol/L,C项不选;
D.若N2O5完全逆向转化,c(N2O3)=0.4mol/L,可逆反应不可能完全转化,c(N2O3)应小于0.4mol/L,c(N2O3)=0.3mol/L可能,D项选;
答案选D。
18.C
A.图像①,正逆反应相等,升高温度,正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,则正反应ΔH>0,A错误;
B.②反应实质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,K+和Cl-不参加化学反应,KCl浓度增大不影响化学反应速率与平衡,平衡不移动,B错误;
C.③使用催化剂,反应速率加快,先达到平衡,但不改变平衡时A的体积分数,C正确;
D.④不断加入B,A的转化率不断增大,与图不符,D错误;
答案为C。
19.B
A.由可知,的生成速率(逆反应速率)等于的生成速率(正反应速率)的2倍时,才能使该反应的正、逆反应速率相等,即达到反应的平衡状态,图1中的A、B、C三个点中只有C点达到平衡状态,A错误;
B.由图2知,E点时反应未达到平衡(F点时反应达到平衡),则E点的小于,B正确;
C.由题中信息可知,图2维持温度不变,即E、G两点温度相同,平衡常数K(E点)=K(G点),混合气体中的气体压强与浓度有关,压强越大,体积就越小,浓度就越大,所以G点压强大,的浓度就大,即的浓度:c(E点)<c(G点),C错误;
D.在恒温恒容下,向G点平衡体系中充入一定量的,等效于加压,平衡逆向移动,的平衡转化率减小,D错误;
故选B。
20.A
A.反应为吸热反应,,A正确;
B.增加高炉高度对反应限度无影响,不能降低高炉尾气中CO的含量,B错误;
C.压强越大,对工业生产设备要求越高,需结合实际生产选择合适压强,C错误;
D.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,D错误;
故选A。
21. 2.0×10−3 k1=60k2 > < > <
(1)①根据表中数据计算NO2的消耗速率,再由化学计量比计算N2O4的生成速率;
②反应达到平衡时有υ正=υ逆,据此计算,反应为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行;
(2)①投料比一定时,升高温度二氧化氮转化率减小,平衡逆向移动,则正反应放热;
②温度相同时,增大投料比,二氧化氮转化率减小;
③根据图象,400 K时,投料比3:4时,达到平衡NO2的转化率为50%,列出三段式,结合K的表达式计算;
④投料比为3:4时,温度相同,Q点没有达到平衡状态,要使反应达到平衡状态二氧化氮转化率应该增大,平衡正向移动,P点为平衡状态;
(1)①反应为:2NO2(g)N2O4(g),
起始(mol) 0.40 0
转化(mol) 2x x
20min(mol) 0.40-2x x
20min时,NO2的体积分数为0.75,所以 =0.75,可得x=0.08,所以反应20min时,消耗NO2的物质的量为0.08×2mol=0.16mol,0~20min内,NO2的消耗速率为υ(NO2)= =4×10-3mol/(L·min), 根据化学计量比等于反应速率之比,则υ(N2O4)= υ(NO2)=2×10-3mol/(L·min);
②反应达到平衡时有υ正=υ逆,即υ正(NO2)=2υ逆(N2O4),达到平衡时,NO2的体积分数为0.40,即( 0.4-2x )÷(0.4-x) =0.4,可得x=0.15,所以化学平衡常数为K= c(N2O4)÷c2(NO2) = =30,则有k1·c2(NO2)=2k2·c(N2O4),所以k1= 2k2c(N2O4) ÷c2(NO2) =60k2, 改变温度至T1时k1=k2,由于k1=2k2·K,则K=,平衡常数减小,正反应为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行,所以温度应为升高,即T1>373K;
(2)①投料比一定时,升高温度二氧化氮转化率减小,平衡逆向移动,则正反应放热,所以△H<0;
②温度相同时,增大投料比,二氧化氮转化率减小,温度相同时二氧化氮转化率x较小,说明投料比x>3:4;
③根据图象,400 K时,投料比3:4时,达到平衡NO2的转化率为50%,列三段式
6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l)
c(起始)(mol/L)0.03 0.04 0
c(转化)(mol/L)0.03×0.5 0.02 0.0175
c(平衡)(mol/L)0.015 0.02 0.0175
反应的平衡常数K=;
④投料比为3:4时,温度相同,Q点没有达到平衡状态,要使反应达到平衡状态二氧化氮转化率应该增大,平衡正向移动,P点为平衡状态,所以Q点υ逆(NH3)<P点υ逆(NH3)。
22. 0.02 mol·L-1·min-1 ac 向正反应方向移动 不变
(1)由图可知,反应5min达到平衡,氨气的浓度变化量为0.10mol/L,v(NH3)==0.02 mol·L-1·min-1,故答案为:0.02 mol·L-1·min-1;
(2)改变温度化学平衡一定发生移动,新平衡的浓度与平衡时一定不相同,即NH3的物质的量浓度不可能0.10 mol/L,根据可逆反应的特征,反应不能进行彻底,则氨气的物质的量最多不超过0.3 mol的N2和0.9 mol的H2完全反应时的物质的量,即不超过0.6mol,浓度不超过0.20 mol/L,故答案为:ac;
(3)压缩容器的体积增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动即向正反应方向移动,而平衡常数只与温度有关,温度不变K不变,故答案为:向正反应方向移动;不变;
23.(1)
(2)
(3)AC
(4)
(5)②⑤
(6)放热
(7)
(8)BC
(1)从反应开始到12s,反应达到平衡,0-12s内,A物质的浓度变化量为0.6mol/L,则用A表示的反应速率为v(A)= ;
(2)平衡时B的浓度变化量为0.2mol/L,则A与B的化学计量数之比为3:1;物质的化学计量数之比等于反应速率之比,前4s内v(A)=0.075mol·L-1·s-1,同时根据前4s内A、C的速率之比可知,A与C的化学计量数之比为3:2,则该反应的化学方程式为;
(3)A.降低温度,反应速率减小,A项正确;
B.加入合适的催化剂,反应速率增大,B项错误;
C.增大容器容积,反应物和生成物的浓度均减小,反应速率减小,C项正确;
D.减小容器容积,反应物和生成物的浓度均增大,反应速率增大,D项错误;
故答案选AC。
(4)从图中可知,12s时反应达到平衡,此时消耗B的浓度为0.2mol/L,则达到平衡时B的转化率为=40%;
(5)①单位时间内生成a mol A的同时生成b mol B,两者均表示逆反应速率,无论是否达到平衡,该情况始终成立,①错误;
②单位时间内生成a mol A的同时生成c mol C,生成a mol A的同时消耗c mol C,则C的生成速率和消耗速率相同,反应达到平衡,②正确;
③物质的反应速率之比等于化学计量数之比,无论是否达到平衡,A、B、C的反应速率之比始终为a:b:c,③错误;
④该反应在恒容密闭容器中进行,且反应物和产物均为气体,无论是否达到平衡,混合气体的密度始终不变,④错误;
⑤随着反应进行气体B的体积分数不断变化,当气体B的体积分数不变,说明反应达到平衡,⑤正确;
⑥质量守恒,反应前后质量不变,故混合气体的质量不再改变,不说明反应达到平衡,⑥错误;
答案选②⑤。
(6)关节炎的原因归结在关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),关节炎大都是阴冷天气时发作,说明温度降低,Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)平衡正向移动,而温度降低,平衡向放热反应移动,因此反应②正向为放热反应;
(7)反应②的平衡常数表达式K=;
(8)A.增大反应物浓度无法改变活化分子百分数,能增大单位体积内的活化分子总数,故A项不符合题意;
B.加入高效催化剂能降低反应活化能,使得更多分子成为活化分子,可提高活化分子百分数,故B项符合题意;
C.适当升温能提供更多的能量,使得更多分子成为活化分子,可提高活化分子百分数,故C项符合题意;
D.增大压强,能增大单位体积内的活化分子总数,无法提高活化分子百分数,故D项不符合题意;
综上所述,答案为BC;
24.
(1)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1 mol 和3 mol ,仅发生反应Ⅰ和Ⅱ,经过一段时间后,反应Ⅰ和Ⅱ达到平衡,此时测得CO2的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%,根据三段式分析可知,,,此时CO2的平衡分压为:p(CO2)=,同理有:p(H2)= ,p(CH3OH)= ,p(H2O)= ,则该温度下反应Ⅰ的平衡常数:。
25.(1) 0.5 mol·L-1·min-1 0.25 L·mol-1
(2) 升温 减小C的浓度
(3)降低
(1)设平衡时A的浓度为x,则
平衡时混合气体中B的体积分数为25%,则,解得x=2,用A浓度变化表示的化学反应速率为0.5 mol·L-1·min-1,平衡时A、B、C的浓度分别为2mol/L、1mol/L、1mol/L,该温度下平衡常数K== L·mol-1= 0.25 L·mol-1;
(2)由于ab段的V正、V逆都增大,而且V逆>V正,所以平衡逆向移动,该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,不符合图中信息,则改变的条件应该是升高温度,故该反应为放热反应;在bc过程中V逆减小,V正在那一瞬间不变,则改变的条件可能是减小C的浓度;增大压强时,正逆反应速率均增大,且正反应速率增大的程度大,平衡向正反应方向移动,c~d处反应速度变化情况如图: ;
(3)以上反应达平衡后,若此时只将容器的体积扩大为原来的2倍,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,放出的热量减少,故达新平衡后,容器内温度将降低。
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