内容正文:
专题07 影响化学平衡移动的因素
内容概览
考点01 影响化学平衡移动的因素
考点02 勒夏特列原理在工业生产中的应用
考点03 平衡图象分析
考点01 影响化学平衡移动的因素
1.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)氯化法制备的原理为:,下列有关该反应的说法正确的是
A.其他条件不变,平衡后升温,会导致
B.恒容条件下,将平衡体系中的液化分离,体系的颜色不变
C.该反应的反应物的总键能大于生成物的总键能
D.恒温、恒压条件下,通入氩气会导致该平衡正向移动
2.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在一定温度和压强下的密闭容器中,反应达到平衡。下列叙述正确的是
A.降低温度,K增大
B.更换高效催化剂,可增大CO的平衡转化率
C.CO和H2O分子的每一次碰撞都能发生化学反应
D.若该反应为非基元反应,其总反应速率由反应快的一步基元反应决定
3.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)某一化学反应,反应物和生成物都是气体,改变下列条件一定能使化学平衡向逆反应方向移动的是
A.减小反应容器的体积 B.使用合适的催化剂
C.升高反应温度 D.增大生成物浓度
4.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)对于反应 ,下列有关说法不正确的是
A.使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间
B.升高温度有利于提高的平衡转化率
C.提高的值可增大的转化率
D.增大体系的压强能提高的反应速率和平衡转化率
5.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)当反应COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0达平衡状态时,下列措施可以有效提高COCl2转化率的是
①升温②增加CO浓度③减小压强④加催化剂⑤减小Cl2浓度⑥降温
A.①③⑤ B.②④⑤ C.①②③ D.③④⑥
6.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)工业上,合成氨反应:N2+3H22NH3 ΔH<0的微观历程如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法不正确的是
A.②→③变化中断开了旧的化学键,是吸热过程
B.③→④变化中形成了新的化学键,是放热过程
C.合成氨工业上,采用高压可以提高反应的速率和NH3的平衡产率
D.使用合适的催化剂,能改变反应的ΔH,提高合成氨反应的速率
7.(2023-2024高一上·山东枣庄·期中)(2023-2024高二上·江苏南通·期中)对于平衡体系: 。下列判断中正确的是
A.若,则反应一定能自发向右进行
B.若起始时只充入A、B,且物质的量之比为a:b,则平衡时A、B的转化率之比为a:b
C.若,对于体积不变的容器,升高温度,气体平均相对分子质量不变
D.若,往含mmol气体的平衡体系中充入nmolB,则达到平衡时气体总物质的量小于
8.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)在密闭容器中,m A(g)+n B(g)pC(g)反应达平衡时,测得c(A)为0.5mol•L‾1,温度不变的情况下,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,测得 c(A)为 0.3mol•L‾1,则下列判断中正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.物质B的转化率减小
C.m + n <p D.物质C的体积分数增加
考点02 勒夏特列原理在工业生产中的应用
9.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A.对于平衡体系2HI(g)H2(g)+I2(g),增大压强(缩小容积)可使颜色变深
B.SO2催化氧化常采取常压条件下反应
C.氯水宜保存在低温、避光条件下
D.罐装牛奶夏天易变质
10.(2022-2023高二上·江苏南通·期中)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H< 0 ,下列说法正确的是
A.缩小容器体积,N2的浓度比压缩前大
B.及时将产生的氨气液化分离,可加快正反应速率
C.升高温度,该反应的正反应速率减小,逆反应速率增大
D.选用优质催化剂,能够降低合成氨反应的焓变
11.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.高压比常压更有利于合成氨反应
B.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深
C.氯水在光照条件下颜色变浅,最终变为无色
D.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
12.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)硫及其化合物在生产生活中具有广泛应用。由自然界的硫磺和金属硫化物矿通过化学反应可得到SO2,SO2催化氧化生成SO3,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198 kJ/mol。燃煤、金属冶炼和硫酸生产等产生的尾气中都含有SO2,用NaOH等碱性溶液吸收尾气中的SO2,可得到NaHSO3、Na2SO3等化工产品。对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列有关说法正确的是
A.工业生产使用V2O5作催化剂,能降低该反应的活化能,同时降低该反应的焓变
B.工业生产通入稍过量的氧气,能提高O2的转化率
C.工业生产采用常压操作,可能是因为常压下SO2的转化率已经很高了
D.工业生产采用450-500℃,可能是为了使平衡正向移动,提高SO2平衡转化率
考点03 平衡图象分析
13.(2022-2023高二上·江苏南通·期中)在压强、和起始投料一定的条件下,通过催化剂催化发生反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性[的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②表示的平衡转化率
B.平衡时,其他条件不变,适当升高温度的选择性增大
C.相同条件下,反应的焓变
D.选择在低温低压条件,能同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性
14.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)1000K时,在密闭容器内发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0,下列图像与该反应体系相符的是
A.图1表示温度对反应的影响 B.图2表示压强对物质平衡百分含量的影响
C.图3表示恒容再充入NO2 D.图4表示体积增大至原来的2倍
15.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)反应 ,在温度为、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. B.B、C两点气体的平均相对分子质量:B=C
C.A、C两点的反应速率:A>C D.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
16.(2023-2024高二上·江苏南通·期中)合成氨反应为 。下列图示正确且与对应的叙述相符的是
A.图1表示分别在有、无催化剂的情况下反应进程中的能量变化
B.图2表示时刻改变的条件是升高温度
C.图3表示一定条件下的合成氨反应中,平衡时的体积分数随起始体积分数(的起始量恒定)的变化关系,图中转化率a点大于b点
D.图4表示的平衡转化率与温度和压强的关系
17.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)合成氨反应达平衡状态后,改变某一条件,下列图像与条件变化一致的是
A.升高温度
B.增大浓度
C,加入催化剂
D.改变压强
A.A B.B C.C D.D
18.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)燃煤电厂锅炉尾气中含有的NO,以氨还原法除去,发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.其他条件不变,升高温度,NO的平衡转化率可能降低
B.催化剂B条件下,提高X点NO的转化率的方法可以是增大压强或延长反应时间
C.在Y点所示条件下,使用催化剂A或催化剂B,反应均达平衡
D.高效节能除去尾气中的NO,应选择催化剂A
19.(2023-2024高二上·江苏连云港·期中)利用和合成甲醇,可以减少的排放。涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在1 L密闭容器中通入1mol 和2.44mol ,选择合适的催化剂反应,甲醇的选择率(生成甲醇的占总转化量的物质的量分数)和的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线a表示甲醇的选择率
B.其它条件不变,增大压强可提高平衡时的体积分数
C.553K时,反应Ⅱ的平衡常数
D.553K时,反应Ⅰ和反应Ⅱ参加反应的氢气物质的量之比为9∶2
20.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO),可通过反应: 除去。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列说法一定正确的是
A.升高温度可提高反应中NO的平衡转化率
B.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值
C.催化剂B的性能优于催化剂A
D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是平衡逆向移动
1.(2021-2022高二上·江苏南通·期中)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.向双氧水中加入少量二氧化锰快速生成氧气
B.新制氯水中加CaCO3后,溶液漂白性增强
C.用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
2.(2023-2024高二上·江苏镇江·期中)以为原料炼铁,在生产过程中主要发生如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为研究温度对还原产物的影响,将一定体积CO气体通入装有粉末的反应器,保持其它条件不变,在不同的温度下反应达平衡时,测得CO的体积分数随温度的变化关系如题图所示。下列说法正确的是
A.反应1的
B.其他条件不变,增大压强,的产量增大
C.反应温度越高,主要还原产物中铁元素的价态越高
D.温度高于1040℃时,反应器中发生的主要反应的化学平衡常数
3.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.对于平衡体系,增大压强(缩小容积)可使颜色变深
B.合成氨工业上,采用高压以提高的产率
C.氯水宜保存在低温、避光条件下
D.向氯水中加入适量石灰石,可增强漂白效果。
4.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)在恒温密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) ΔH >0,下列有关说法正确的是
A.反应达到平衡后,维持体积不变,充入CO2,平衡向正反应方向移动
B.反应达到平衡后,维持压强不变,充入氦气,反应速率不变,平衡不移动
C.使用催化剂,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.反应达到平衡后,降低温度,平衡正向移动
5.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.冰镇啤酒开瓶产生大量气泡
B.罐装牛奶夏天易变质
C.N2和H2合成氨时加压
D.工业上生成硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
6.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)一定条件下将5molH2和2molCO2加入2L容积不变的密闭容器中合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法不正确的是
A.反应速率:M>N
B.延长反应时间或采用性能更优良的催化剂可以提高P点CO2实际转化率
C.在温度不变的情况下,改变外界条件也能使CO2平衡转化率由M点变为N点
D.250℃时,若进料:n(H2)=2mol、n(CO2)=0.5mol、n(CH2=CH2)=1mol、n(H2O)=2mol,则反应达平衡前v(正)<v(逆)
7.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)一定条件下的可逆反应a A(g)+ b B(g) c C(g)+ d D(g)ΔH,下列图示与对应的叙述相符的是
A.图甲所示:T1< T2,该反应的ΔH <0
B.图乙所示:若该反应中反应系数的关系为a+b < c+d,则P1>P2>P3
C.图丙所示:点E时,v正 > v逆
D.图丁所示:该反应中反应系数的关系为a+b> c+d
8.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)诺贝尔奖得主GeorgeA.Olah提出的“甲醇经济”是指利用工业废气或大气捕获的CO2制备甲醇,以减轻人类对化石燃料的依赖。该过程发生的主要反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=-90.5kJ/mol
在4.0MPa条件下,将n(H2)∶n(CO2)为3∶1的混合气体以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应管,在出口处测得CO2转化率、CH3OH产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应①的平衡常数可表示为K=
B.反应②的ΔH2>0、ΔS>0
C.曲线a表示CH3OH产率随温度的变化
D.升高温度和增大压强均能提高反应③中的CO平衡转化率
9.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)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
10.(2023-2024高二上·江苏南通·期中)燃煤电厂锅炉尾气中的NO可通过主反应①: 除去。温度高于300℃时,会发生副反应②: 。在恒压、反应物起始比例一定的条件下,在不同催化剂作用下反应相同时间,NO转化率随温度变化的曲线如图所示。
下列有关说法一定正确的是
A.反应
B.低于300℃时,NO的平衡转化率:催化剂A>催化剂B
C.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值
D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动
11.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)通过反应,可将有机氯化工业的副产品转化为。在、反应物起始物质的量比条件下,不同温度时转化率如图所示(图中虚线表示相同条件下的平衡转化率随温度的变化)。向反应体系中加入,能加快反应速率。
反应II:
反应III:
下列说法正确的是
A.反应的
B.230至时,转化率降低是因为温度升高,平衡向逆反应方向移动
C.保持其他条件不变,时,使用,能使转化率从点的值升至点的值
D.在、条件下,若起始条件下,的转化率可能能达到点的值
13.(2022-2023高二上·江苏徐州·期中)传统尿素的合成与核燃料的处理。
(1)传统工业以与为原料合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:
第二步:
写出以与为原料合成尿素的热化学方程式 。
(2)铀可用作核燃料。核废料中价的铀可以通过电化学还原法处理,还原为的电化学装置如图所示:
阴极上发生反应:、
阴极区溶液中发生反应:、
①反应中,每生成转移电子 。
②阴极区溶液中加入的目的是 。
③以恒定电流进行电解,测得阴极区溶液中部分离子的物质的量浓度随时间变化如图所示:
i.,电路中每转移,阴极区减少 。
ii.下降速率低于前,原因是 。
14.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)将和混合置于体积可变,压强恒定的密闭容器中,在一定温度下发生如下反应: ,当反应进行到时间点时达到平衡状态,测得混合气体总物质的量为。试回答下列问题:
(1)若平衡时,容器体积为aL,写出该反应的平衡常数 (用含a的代数式表示)。
(2)若达到平衡后,保持容器的体积不再变化,再加入、和,此时 (填“<”“>”或“=”)。
(3)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
容器1
容器2
容器3
反应温度
700
700
800
反应物投入量
、
、
平衡
平衡
平衡体系总压强
物质的平衡转化率
平衡常数K
用“<”“>”或“=”填空: ; ; 1。
15.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)空气中含量的控制和资源化利用具有重要意义。
Ⅰ.在金属催化剂作用下可转化为乙二醇和甲醇;若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程分为如下2步:
步骤1
步骤2
(1)步骤2反应的 。
(2)研究反应温度对步骤2加氢反应的影响(反应时间均为4h),实验数据见下表:
反应温度/℃
的转化率/%
乙二醇的产率/%
160
23.8
23.2
180
62.1
60.9
200
99.9
94.7
220
99.9
92.4
由上表可知,温度越高,的转化率越高,原因是 。温度升高到220℃时,乙二醇的产率反而降低,原因是 。
Ⅱ.利用“Na-”电池将变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为。
放电时该电池“吸入”,生成和C全部沉积在电极表面。其工作原理如图所示:
(3)放电时,外电路中电流流入的一极为 (填“钠箔”或“MWCNT”)。
(4)放电时,正极的电极反应式为 。-四甘醇二甲醚作电解液的优点是 (写出两点)。
Ⅲ.与反应如果用Co/C作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。
(5)在相同条件下,将Co/C催化剂循环使用,随着循环使用次数增加,甲醇产量如图所示,试推测甲醇产量变化的原因: (Co的性质与Fe相似)。
16.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)氢能源是最具应用前景的能源之一,氢气的制备和应用是目前的研究热点。
(1)已知部分共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H-H
H-O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
则的为 。
(2)氢气可通过水煤气法获得,反应为。一定温度下,控制进气比不同,测得平衡时某反应物的转化率如图所示。
①图中表示的是 (填“CO”或“H2O”)的平衡转化率。A点对应进气比时,另一原料(“CO”或“H2O”)对应的转化率为 (用分数表示)。
②计算该温度下,反应的平衡常数K= 。
③计算该温度下,当时,图中对应物质的转化率为 (用分数表示)。
(3)利用H2和CO2催化合成CH4的反应:
①下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.
B.恒温恒容条件下,混合气体的密度不再变化
C.恒温恒压条件下,气体的体积不再变化
D.混合气体平均分子量保持不变
②一定温度和压强下,将一定比例H2和CO2分别通过装有甲、乙两种催化剂的反应器发生上述反应,反应相同时间,测得CO2转化率随温度变化情况如图所示。
Ⅰ.CO2的平衡转化率随温度的升高而降低的原因是 。
Ⅱ.温度高于380℃,用乙作催化剂,CO2转化率迅速下降,可能原因是 。
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专题07 影响化学平衡移动的因素
内容概览
考点01 影响化学平衡移动的因素
考点02 勒夏特列原理在工业生产中的应用
考点03 平衡图象分析
考点01 影响化学平衡移动的因素
1.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)氯化法制备的原理为:,下列有关该反应的说法正确的是
A.其他条件不变,平衡后升温,会导致
B.恒容条件下,将平衡体系中的液化分离,体系的颜色不变
C.该反应的反应物的总键能大于生成物的总键能
D.恒温、恒压条件下,通入氩气会导致该平衡正向移动
【答案】D
【解析】A.该反应正向放热,保持其他条件不变,平衡时升高温度,、都增大,温度升高平衡逆向移动,因此升高温度后,,A错误;
B.恒容条件下,将平衡体系中的产物液化分离出来,平衡正向移动,体系中氯气浓度减小,则体系的颜色变浅,B错误;
C.反应焓变=反应物键能总和减去生成物键能总和,反应,则该反应的反应物的总键能小于生成物的总键能,C错误;
D.恒温、恒压条件下,通入氩气会使容器体积增大,反应体系分压减小,反应平衡会向气体分子数增大的方向移动,即平衡正向移动,D正确;
故选D。
2.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在一定温度和压强下的密闭容器中,反应达到平衡。下列叙述正确的是
A.降低温度,K增大
B.更换高效催化剂,可增大CO的平衡转化率
C.CO和H2O分子的每一次碰撞都能发生化学反应
D.若该反应为非基元反应,其总反应速率由反应快的一步基元反应决定
【答案】A
【解析】A.反应为放热,降低温度,反应正向进行,K增大,A正确;
B.催化剂只影响化学反应速率,不影响平衡,所以不能增大CO的平衡转化率,B错误;
C.反应物分子的碰撞频率是非常巨大的,但并不是每次碰撞都能发生反应,有合适取向的活化分子间的碰撞才是有效碰撞,才能发生化学反应,C错误;
D.若该反应为非基元反应,其总反应速率由反应慢的一步基元反应决定,D错误;
故选A。
3.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)某一化学反应,反应物和生成物都是气体,改变下列条件一定能使化学平衡向逆反应方向移动的是
A.减小反应容器的体积 B.使用合适的催化剂
C.升高反应温度 D.增大生成物浓度
【答案】D
【分析】根据平衡移动原理解答,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。
【解析】A.反应前后气体的物质的量不变的反应,减小体积压强增大,平衡不移动,故A不选;
B.催化剂不影响反应平衡,故B不选;
C.升高温度平衡向吸热反应移动,正反应不一定是放热反应,故C不选;
D.增大生成物浓度,平衡向逆反应移动,故D选;
故答案选D。
【点睛】考查影响化学平衡移动的因素,比较基础,注意对化学平衡移动原理的理解,移动结果是减弱改变趋势,不是消除改变。
4.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)对于反应 ,下列有关说法不正确的是
A.使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间
B.升高温度有利于提高的平衡转化率
C.提高的值可增大的转化率
D.增大体系的压强能提高的反应速率和平衡转化率
【答案】B
【解析】A.使用催化剂加快反应速率,能缩短该反应到达平衡的时间,故A正确;
B.正反应放热,升高温度平衡逆向移动,的平衡转化率降低,故B错误;
C.增大氧气的浓度,提高的值,平衡正向移动,可增大的转化率,故C正确;
D.正反应气体系数和减小,增大体系的压强平衡正向移动,能提高的反应速率和平衡转化率,故D正确;
选B。
5.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)当反应COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0达平衡状态时,下列措施可以有效提高COCl2转化率的是
①升温②增加CO浓度③减小压强④加催化剂⑤减小Cl2浓度⑥降温
A.①③⑤ B.②④⑤ C.①②③ D.③④⑥
【答案】A
【解析】①该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,COCl2转化率增大;
②增加CO浓度,平衡逆向移动,COCl2转化率减小;
③该反应正向气体分子数增加,减小压强,平衡正向移动,COCl2转化率增大;
④加催化剂只加快反应速率,对平衡无影响,不改变COCl2转化率;
⑤减小Cl2浓度,平衡正向移动,COCl2转化率增大;
⑥降温,平衡逆向移动,COCl2转化率减小;
故能提高COCl2转化率的为①③⑤;
故选:A。
6.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)工业上,合成氨反应:N2+3H22NH3 ΔH<0的微观历程如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法不正确的是
A.②→③变化中断开了旧的化学键,是吸热过程
B.③→④变化中形成了新的化学键,是放热过程
C.合成氨工业上,采用高压可以提高反应的速率和NH3的平衡产率
D.使用合适的催化剂,能改变反应的ΔH,提高合成氨反应的速率
【答案】D
【解析】A.②→③变化中生成N原子和H原子,是断开了旧的化学键,是吸热过程,A正确;
B.③→④变化中生成NH3,是形成了新的化学键,是放热过程,B正确;
C.合成氨反应是气体分子数减小的反应,工业上采用高压可以提高反应的速率和NH3的平衡产率,C正确;
D.使用合适的催化剂能提高合成氨反应的速率,但不能改变反应的ΔH, D错误;
故选D。
7.(2023-2024高一上·山东枣庄·期中)(2023-2024高二上·江苏南通·期中)对于平衡体系: 。下列判断中正确的是
A.若,则反应一定能自发向右进行
B.若起始时只充入A、B,且物质的量之比为a:b,则平衡时A、B的转化率之比为a:b
C.若,对于体积不变的容器,升高温度,气体平均相对分子质量不变
D.若,往含mmol气体的平衡体系中充入nmolB,则达到平衡时气体总物质的量小于
【答案】D
【解析】A.D为固体,若,则△S不一定大于0,当△G=ΔH-T•△S<0时,反应才能自发进行,故A错误;
B.若从正反应开始,起始时A、B的物质的量之比为a:b,反应过程中消耗a、b的物质的量之比也是a:b,则平衡时A、B的转化率之比为1:1,故B错误;
C.反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,a+b=c,则反应前后气体的物质的量不变,但气体平均相对分子质量变大,故C错误;
D.D为固体,再向其中充入nmolB,平衡向正反应方向移动,气体的总物质的量减小,则达到平衡时气体总物质的量小于(m+n)mol,故D正确。
答案选D。
8.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)在密闭容器中,m A(g)+n B(g)pC(g)反应达平衡时,测得c(A)为0.5mol•L‾1,温度不变的情况下,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,测得 c(A)为 0.3mol•L‾1,则下列判断中正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.物质B的转化率减小
C.m + n <p D.物质C的体积分数增加
【答案】B
【分析】温度不变的情况下,将容积增大一倍,如平衡不移动,则c(A)应为0.25mol/L,而达到平衡时c(A)=0.30mol/L,说明平衡向逆反应方向移动,则有m+n>p,据此答题。
【解析】A.由分析可知,平衡向逆反应方向移动,故A错误;
B.平衡向逆反应方向移动,B的转化率降低,故B正确;
C.由分析可知,m+n>p,故C错误;
D.平衡向逆反应方向移动,物质C的质量分数减小,故D错误。
故选B。
考点02 勒夏特列原理在工业生产中的应用
9.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A.对于平衡体系2HI(g)H2(g)+I2(g),增大压强(缩小容积)可使颜色变深
B.SO2催化氧化常采取常压条件下反应
C.氯水宜保存在低温、避光条件下
D.罐装牛奶夏天易变质
【答案】C
【解析】A.反应为气体分子数不变的反应,对于平衡体系2HI⇌H2+I2,增大压强(缩小容积),物质浓度变大,可使颜色变深,但是平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.二氧化硫催化氧化反应为为气体分子数减小的反应,采用高压平衡正向,可以提高产率,采取常压条件不能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.低温、避光条件下可以防止平衡向次氯酸分解的方向移动,能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.温度升高,反应速率加快,故罐装牛奶夏天易变质,不能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
答案选C。
10.(2022-2023高二上·江苏南通·期中)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H< 0 ,下列说法正确的是
A.缩小容器体积,N2的浓度比压缩前大
B.及时将产生的氨气液化分离,可加快正反应速率
C.升高温度,该反应的正反应速率减小,逆反应速率增大
D.选用优质催化剂,能够降低合成氨反应的焓变
【答案】A
【解析】A.缩小容器体积,相当于增大压强,平衡正向移动,但缩小容器体积导致平衡时各物质的浓度大于原平衡浓度,所以缩小容器体积,N2的浓度比压缩前大,故A正确;
B.及时将产生的氨气液化分离,减小生成物浓度,平衡正向移动,但反应物浓度不变,正反应速率先不变后随着反应的正向移动逐渐减小,直到达新的平衡状态,故B错误;
C.升高温度,活化分子百分数增大,则正逆反应速率都增大,故C错误;
D.催化剂只改变化学反应速率,不影响反应物和生成物总能量,焓变只与反应物和生成物总能量差有关,则不能降低焓变,故D错误;
故答案选A。
11.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.高压比常压更有利于合成氨反应
B.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深
C.氯水在光照条件下颜色变浅,最终变为无色
D.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
【答案】D
【解析】A.为气体体积缩小的反应,增大压强后平衡向正反应方向移动,有利于合成,能够用勒夏特列原理解释,A正确;
B.红棕色的NO2气体中存在平衡,增大压强,体积减小,气体浓度增大,平衡正向进行气体颜色变浅,所以加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深,能够用勒夏特列原理解释,B正确;
C.,次氯酸见光分解,平衡正向移动,氯气浓度减小,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,C正确;
D.碘单质是有颜色的气体,平衡后,混合气体加压,体积缩小,反应前后气体体积不变,平衡不移动,但物质浓度增大,混合气体颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,D错误;
答案选D。
12.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)硫及其化合物在生产生活中具有广泛应用。由自然界的硫磺和金属硫化物矿通过化学反应可得到SO2,SO2催化氧化生成SO3,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198 kJ/mol。燃煤、金属冶炼和硫酸生产等产生的尾气中都含有SO2,用NaOH等碱性溶液吸收尾气中的SO2,可得到NaHSO3、Na2SO3等化工产品。对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列有关说法正确的是
A.工业生产使用V2O5作催化剂,能降低该反应的活化能,同时降低该反应的焓变
B.工业生产通入稍过量的氧气,能提高O2的转化率
C.工业生产采用常压操作,可能是因为常压下SO2的转化率已经很高了
D.工业生产采用450-500℃,可能是为了使平衡正向移动,提高SO2平衡转化率
【答案】C
【解析】A.工业生产使用V2O5作催化剂,能改变反应途径,降低该反应的活化能,但不能改变反应物、生成物的能量,因此不能降低该反应的焓变,A错误;
B.工业生产通入稍过量的氧气,能使化学平衡正向移动,从而提高SO2的平衡转化率,但O2的平衡转化率降低,B错误;
C.该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,工业生产采用常压操作,是因为常压下SO2的转化率已经很高了,增大压强,会使平衡正向移动,反应产率提高,但同时会增大投资,投入增加大于产出增加,因此一般采用常压条件,C正确;
D.工业生产采用450-500℃,是因为在该温度下催化剂的活性最佳,D错误;
故合理选项是C。
考点03 平衡图象分析
13.(2022-2023高二上·江苏南通·期中)在压强、和起始投料一定的条件下,通过催化剂催化发生反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性[的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②表示的平衡转化率
B.平衡时,其他条件不变,适当升高温度的选择性增大
C.相同条件下,反应的焓变
D.选择在低温低压条件,能同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性
【答案】B
【解析】A.生成甲醇的反应是放热反应,生成乙炔的反应是吸热反应,且曲线②随着温度升高一直下降,故②表示平衡时的选择性,①表示的平衡转化率,A错误;
B.生成甲醇的反应是放热反应,生成乙炔的反应是吸热反应,平衡时,其他条件不变,适当升高温度的选择性增大,B正确;
C.反应Ⅱ-2Ⅰ可以得到反应,故其焓变,C错误;
D.反应Ⅱ和反应Ⅰ都是气体体积减小的反应,选择在低温高压的条件,能同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性,D错误;
故选B。
14.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)1000K时,在密闭容器内发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0,下列图像与该反应体系相符的是
A.图1表示温度对反应的影响 B.图2表示压强对物质平衡百分含量的影响
C.图3表示恒容再充入NO2 D.图4表示体积增大至原来的2倍
【答案】C
【解析】A.按照先拐先平数值大,若图1是温度对反应的影响,则T1>T2,反应是放热反应,温度升高平衡正向移动,NO的物质的量增大,与图像不符,故A错误;
B.增大压强平衡向气体体积减小的方向移动即逆向移动,NO2的百分含量应该增大,故B错误;
C.图3表示恒容下再充入NO2,NO2浓度增大,正反应速率增大,此时逆反应速率不变,随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,重新达到平衡,故C正确;
D.体积增大到原来的2倍,瞬间浓度都为原来的二分之一,NO浓度应该是原来的一半,故D错误;
答案选C。
15.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)反应 ,在温度为、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. B.B、C两点气体的平均相对分子质量:B=C
C.A、C两点的反应速率:A>C D.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
【答案】B
【解析】A.该反应为吸热反应,压强相同的条件下,升高温度,化学平衡正向移动,NO2体积分数增大,现A点NO2体积分数高于B点,说明T2>T1,A错误;
B.B、C两点NO2的体积分数相同,则N2O4的体积分数也相同,B、C两点气体的平均相对分子质量相等,B正确;
C.A、C两点温度相同,C点压强更大,反应速率更高,C错误;
D.A、C两点温度相同,A点到C点压强增大,可通过压缩体积实现,虽然压缩体积压强增大,化学平衡逆向移动,但是NO2的浓度增大,因此C点NO2浓度高于A点,C点颜色更深,D错误;
故答案选B。
16.(2023-2024高二上·江苏南通·期中)合成氨反应为 。下列图示正确且与对应的叙述相符的是
A.图1表示分别在有、无催化剂的情况下反应进程中的能量变化
B.图2表示时刻改变的条件是升高温度
C.图3表示一定条件下的合成氨反应中,平衡时的体积分数随起始体积分数(的起始量恒定)的变化关系,图中转化率a点大于b点
D.图4表示的平衡转化率与温度和压强的关系
【答案】C
【解析】A.催化剂不改变反应的焓变,A项错误;
B.升高温度,正逆反应速率均同时增大,图中正反应速率没有立即增大,B项错误;
C.图3中横坐标为氢气起始体积分数,a→b相当于增大氢气的浓度,合成氨平衡正向移动,但增加的氢气量大于平衡转化的氢气,氢气的的转化率减小,即a点的氢气转化率大于b点,C项正确;
D.该反应为放热反应,温度升高,氮气的平衡转化率减小,图4符合;该反应为气体系数减小的反应,压强增大,氮气的平衡转化率应增大,图4不符合,D项错误;
故选C。
17.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)合成氨反应达平衡状态后,改变某一条件,下列图像与条件变化一致的是
A.升高温度
B.增大浓度
C,加入催化剂
D.改变压强
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.合成氨反应是一个放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,氢气的转化率减小,A错误;
B.增大氮气的浓度,化学平衡正向移动,氢气的转化率增大,B错误;
C.加入催化剂,化学平衡不移动,氨气的物质的量分数不变,C正确;
D.从图中可知,压强为P2时反应先达到平衡,则P2>P1,合成氨正反应为气体体积减小的反应,增大压强化学平衡正向移动,氨气的物质的量分数增大,D错误;
故答案选C。
18.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)燃煤电厂锅炉尾气中含有的NO,以氨还原法除去,发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.其他条件不变,升高温度,NO的平衡转化率可能降低
B.催化剂B条件下,提高X点NO的转化率的方法可以是增大压强或延长反应时间
C.在Y点所示条件下,使用催化剂A或催化剂B,反应均达平衡
D.高效节能除去尾气中的NO,应选择催化剂A
【答案】C
【解析】A.反应Ⅰ,反应Ⅱ都是放热反应,升高温度,均向逆向移动,所以NO的平衡转化率可能降低,故A正确;
B.结合图像变化可知,X点未达到平衡,可以通过增大压强或延长反应时间提高X点NO的转化率,故B正确;
C.由图可知,Y点未达到平衡,故C错误;
D.由图可知,在温度较低时催化剂A效果更好,故D正确;
故选C。
19.(2023-2024高二上·江苏连云港·期中)利用和合成甲醇,可以减少的排放。涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在1 L密闭容器中通入1mol 和2.44mol ,选择合适的催化剂反应,甲醇的选择率(生成甲醇的占总转化量的物质的量分数)和的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线a表示甲醇的选择率
B.其它条件不变,增大压强可提高平衡时的体积分数
C.553K时,反应Ⅱ的平衡常数
D.553K时,反应Ⅰ和反应Ⅱ参加反应的氢气物质的量之比为9∶2
【答案】C
【解析】A.当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动,而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大,所以CO2的转化率增加,但甲醇的选择性降低,所以曲线a表示甲醇的选择率,故A正确;
B.其它条件不变,增大压强平衡向气体体积减小的方向进行,对反应Ⅰ平衡正向移动,可提高平衡时的体积分数,故B正确;
C.根据信息甲醇的选择率是转化的CO2中甲醇的含量,553K时CO2的平衡转化率是20%,甲醇的物质的量是1×20%×60%=0.12mol,则反应I参加反应的H2为0.36mol,生成的H2O为0.12mol,反应II中参加反应的CO2:1×20%-0.12=0.08mol,参加反应的H2为:0.08mol,生成的H2O为0.08mol,反应I在553K下平衡时的物质的量分别为CO2:0.8mol,H2:2.44-0.36-0.08=2mol,CH3OH:0.12,H2O:0.12+0.08=0.2mol,反应II,平衡时,物质的量分别为CO2:0.8mol,H2:2.44-0.36-0.08=2mol,H2O:0.12+0.08=0.2mol,CO:0.08mol,体积保持1L不变,553K时,反应Ⅱ的平衡常数,故C错误;
D.由C项分析可知,反应I参加反应的H2为0.36mol,反应II中参加反应的C H2为:0.08mol,所以反应Ⅰ和反应Ⅱ参加反应的氢气物质的量之比为9∶2,故D正确;
故选C。
20.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO),可通过反应: 除去。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列说法一定正确的是
A.升高温度可提高反应中NO的平衡转化率
B.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值
C.催化剂B的性能优于催化剂A
D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是平衡逆向移动
【答案】B
【解析】A.该反应为放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,NO转化率减小,A错误;
B.催化剂只影响反应速率,对化学平衡没有影响,X点除了催化剂不同其他条件都相同,因此只要反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值,B正确;
C.从图中可知,在反应时间等条件都相同的情况下,300℃以内使用催化剂A时NO转化率更高,说明低温条件下催化剂A的性能优于催化剂B,但是温度高于300℃时催化剂B催化效果比催化剂A更好,C错误;
D.根据300℃之后催化剂A和催化剂B的催化效果对比可知,Z点到W点NO转化率降低主要原因是因为温度过高,催化剂A的活性降低,否则催化剂B所对应的曲线NO的转化率在300℃之后也会下降,D错误;
故答案选B。
1.(2021-2022高二上·江苏南通·期中)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.向双氧水中加入少量二氧化锰快速生成氧气
B.新制氯水中加CaCO3后,溶液漂白性增强
C.用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
【答案】A
【解析】A.二氧化锰是双氧水分解的催化剂,催化剂不影响平衡,不能用化学平衡移动原理解释,A符合题意;
B.新制氯水中存在平衡Cl2+H2OCl-+H++HClO,碳酸钙可以消耗氢离子,使平衡正向移动,HClO增多,漂白性增强,可以用平衡移动原理解释,B不符合题意;
C.浓氨水中存在平衡NH+OH-NH3·H2ONH3↑+H2O,NaOH固体溶于水后会电离出大量OH-,是平衡右移,从而生成氨气,同时NaOH固体溶于水放热,也可以使平衡右移,可以用平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.氯气溶于水后存在平衡Cl2+H2OCl-+H++HClO,饱和食盐水中有大量氯离子,可以抑制平衡右移,减少氯气的溶解,可以用平衡移动原理解释,D不符合题意;
综上所述答案为A。
2.(2023-2024高二上·江苏镇江·期中)以为原料炼铁,在生产过程中主要发生如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为研究温度对还原产物的影响,将一定体积CO气体通入装有粉末的反应器,保持其它条件不变,在不同的温度下反应达平衡时,测得CO的体积分数随温度的变化关系如题图所示。下列说法正确的是
A.反应1的
B.其他条件不变,增大压强,的产量增大
C.反应温度越高,主要还原产物中铁元素的价态越高
D.温度高于1040℃时,反应器中发生的主要反应的化学平衡常数
【答案】C
【解析】A.由图可知,570℃~1040℃,随着温度的升高,CO的体积分数减小,而反应Ⅱ是放热反应,随着温度的升高,平衡逆向移动,CO体积分数增大,说明此时发生反应Ⅰ,且该反应为吸热反应,选项A错误;
B.反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体不变的反应,改变压强,平衡不移动,铁的产量不变,选项B错误;
C.由图可知,温度高于570℃,随着温度的升高,CO的体积分数减小,说明反应以①为主,即反应温度越高,Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越高,选项C正确;
D.1040℃时,Fe3O4(s)和CO(g)发生的主要反应为①,=4,反应①是吸热反应,随着温度的升高,平衡正向移动,K值增大,所以温度高于1040℃时,Fe3O4(s)和CO(g)发生的主要反应的化学平衡常数K>4,选项D错误;
故选C。
3.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.对于平衡体系,增大压强(缩小容积)可使颜色变深
B.合成氨工业上,采用高压以提高的产率
C.氯水宜保存在低温、避光条件下
D.向氯水中加入适量石灰石,可增强漂白效果。
【答案】A
【解析】A.反应为气体分子数不变的反应,对于平衡体系,增大压强(缩小容积),物质浓度变大,可使颜色变深,但是平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,A符合题意;
B.合成氨为气体分子数减小的反应,采用高压平衡正向,可以提高的产率,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.低温、避光条件下可以防止平衡向次氯酸分解的方向移动,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.向氯水中加入适量石灰石,碳酸钙和氢离子反应导致氯水和水的反应正向移动,次氯酸浓度变大,可增强漂白效果,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选A。
4.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)在恒温密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) ΔH >0,下列有关说法正确的是
A.反应达到平衡后,维持体积不变,充入CO2,平衡向正反应方向移动
B.反应达到平衡后,维持压强不变,充入氦气,反应速率不变,平衡不移动
C.使用催化剂,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.反应达到平衡后,降低温度,平衡正向移动
【答案】A
【解析】A.反应达到平衡后,维持体积不变,充入CO2,根据勒夏特列原理原理知平衡向正反应方向移动,A正确;
B.反应达到平衡后,维持压强不变,充入惰性气体氦气,容器体积增大,反应速率减小,该反应是等体积反应,平衡不移动,B错误;
C.使用催化剂,正、逆反应速率都增大,C错误;
D.CO2(g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) ΔH >0反应达到平衡后,降低温度,平衡逆向移动,D错误;
故选A。
5.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.冰镇啤酒开瓶产生大量气泡
B.罐装牛奶夏天易变质
C.N2和H2合成氨时加压
D.工业上生成硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【答案】B
【分析】勒夏特列原理:如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动。
【解析】A.冰镇啤酒开瓶后压强减小,产生大量气泡,A不符合题意;
B.罐装牛奶夏天易变质的原因是温度高,反应速率快,B符合题意;
C.N2和H2合成氨时加压有利于平衡正向移动,增大原料的利用率,C不符合题意;
D.工业上生成硫酸的过程中二氧化硫和氧气的反应是可逆反应,使用过量的空气平衡正向移动,可以提高另外一种反应物二氧化硫的利用率,D不符合题意;
故选B。
6.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)一定条件下将5molH2和2molCO2加入2L容积不变的密闭容器中合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法不正确的是
A.反应速率:M>N
B.延长反应时间或采用性能更优良的催化剂可以提高P点CO2实际转化率
C.在温度不变的情况下,改变外界条件也能使CO2平衡转化率由M点变为N点
D.250℃时,若进料:n(H2)=2mol、n(CO2)=0.5mol、n(CH2=CH2)=1mol、n(H2O)=2mol,则反应达平衡前v(正)<v(逆)
【答案】A
【分析】由图可知,温度升高,二氧化碳平衡转化率下降,反应逆向移动,说明正反应为放热反应;
【解析】A.N点温度更高,则反应速率更快,故反应速率:M<N,A错误;
B.P点没有达到平衡转化率,可以延长反应时间或采用性能更优良的催化剂,使反应更充分或反应速率更快,从而可以提高P点CO2实际转化率,B正确;
C.在温度不变的情况下,通过减小压强等方式使平衡逆向移动,也能使CO2平衡转化率降低,由M点变为N点,C正确;
D.将5molH2和2molCO2加入2L容积不变的密闭容器中合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g),250℃时,二氧化碳平衡转化率为50%,则反应二氧化碳1mol,平衡时氢气、二氧化碳、乙烯、水分别为2mol、1mol、0.5mol、2mol,则;250℃时,若进料:n(H2)=2mol、n(CO2)=0.5mol、n(CH2=CH2)=1mol、n(H2O)=2mol,则,则平衡逆向移动,故反应达平衡前v(正)<v(逆),D正确;
故选A。
7.(2022-2023高二上·江苏扬州·期中)一定条件下的可逆反应a A(g)+ b B(g) c C(g)+ d D(g)ΔH,下列图示与对应的叙述相符的是
A.图甲所示:T1< T2,该反应的ΔH <0
B.图乙所示:若该反应中反应系数的关系为a+b < c+d,则P1>P2>P3
C.图丙所示:点E时,v正 > v逆
D.图丁所示:该反应中反应系数的关系为a+b> c+d
【答案】C
【解析】A.如图,温度对应的曲线斜率大,所以,C为生成物,温度越高,C的百分含量大,说明升高温度平衡正向移动,该反应为吸热反应,故A错误;
B.如图乙,若该反应中反应系数的关系为,则该反应为气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,C的百分含量减小,所以,故B错误;
C.如图丙,曲线上的点为平衡状态,E点未达平衡,且A百分含量大于平衡时的,平衡正向移动,,故C正确;
D.如图丁,压强p之前,随着压强增大,生成物C的百分含量增大,未达平衡状态;压强p之后,随着压强增大,C的百分含量减小,说明增大压强平衡逆向移动,,故D错误;
故选C。
8.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)诺贝尔奖得主GeorgeA.Olah提出的“甲醇经济”是指利用工业废气或大气捕获的CO2制备甲醇,以减轻人类对化石燃料的依赖。该过程发生的主要反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=-90.5kJ/mol
在4.0MPa条件下,将n(H2)∶n(CO2)为3∶1的混合气体以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应管,在出口处测得CO2转化率、CH3OH产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应①的平衡常数可表示为K=
B.反应②的ΔH2>0、ΔS>0
C.曲线a表示CH3OH产率随温度的变化
D.升高温度和增大压强均能提高反应③中的CO平衡转化率
【答案】B
【解析】A.反应①的平衡常数可表示为K=,故错误;
B.根据盖斯定律,反应①-反应③得反应②,ΔH2=-49.4kJ/mol +90.5kJ/mol =+41.1kJ/mol >0,反应②能自发进行,可知ΔS>0,故B正确;
C.甲醇的产率小于二氧化碳的转化率,所以曲线b表示CH3OH产率随温度的变化,故C错误;
D.反应③放热,升高温度平衡逆向移动,升高温度不能提高反应③中的CO平衡转化率,故D错误;
选B。
9.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)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
【答案】C
【分析】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。
10.(2023-2024高二上·江苏南通·期中)燃煤电厂锅炉尾气中的NO可通过主反应①: 除去。温度高于300℃时,会发生副反应②: 。在恒压、反应物起始比例一定的条件下,在不同催化剂作用下反应相同时间,NO转化率随温度变化的曲线如图所示。
下列有关说法一定正确的是
A.反应
B.低于300℃时,NO的平衡转化率:催化剂A>催化剂B
C.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值
D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动
【答案】C
【解析】A.反应是气体体积相等的反应,可认为体系的熵不变,故A错误;
B.催化剂不影响平衡转化率,故NO的平衡转化率:催化剂A=催化剂B,故B错误;
C.图中X点反应未达平衡,所以反应时间足够长,此温度和催化剂B存在的条件下,NO的转化率能达到Y点的值,故C正确;
D.由图中Z点到W点NO的转化率降低的原因可能是催化剂的催化活性降低,还有可能是温度超过300℃发生副反应造成的,故D错误。
答案选C。
11.(2023-2024高二上·江苏常州·期中)通过反应,可将有机氯化工业的副产品转化为。在、反应物起始物质的量比条件下,不同温度时转化率如图所示(图中虚线表示相同条件下的平衡转化率随温度的变化)。向反应体系中加入,能加快反应速率。
反应II:
反应III:
下列说法正确的是
A.反应的
B.230至时,转化率降低是因为温度升高,平衡向逆反应方向移动
C.保持其他条件不变,时,使用,能使转化率从点的值升至点的值
D.在、条件下,若起始条件下,的转化率可能能达到点的值
【答案】D
【解析】A.根据盖斯定律,由Ⅱ+Ⅲ×2得,,A项错误;
B.图中虚线表示相同条件下HCl的平衡转化率随温度的变化,由图可知,230至300℃时,反应没有达到平衡状态,故不是平衡向逆反应方向移动导致,B项错误;
C.使用作催化剂,只能加快反应速率,不能改变HCl的平衡转化率,C项错误;
D.在0.2MPa、400℃条件下,若起始,增加了的相对含量,能提高HCl的转化率,HCl的转化率可能达到Y点的值,D项正确;
故选D。
13.(2022-2023高二上·江苏徐州·期中)传统尿素的合成与核燃料的处理。
(1)传统工业以与为原料合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:
第二步:
写出以与为原料合成尿素的热化学方程式 。
(2)铀可用作核燃料。核废料中价的铀可以通过电化学还原法处理,还原为的电化学装置如图所示:
阴极上发生反应:、
阴极区溶液中发生反应:、
①反应中,每生成转移电子 。
②阴极区溶液中加入的目的是 。
③以恒定电流进行电解,测得阴极区溶液中部分离子的物质的量浓度随时间变化如图所示:
i.,电路中每转移,阴极区减少 。
ii.下降速率低于前,原因是 。
【答案】(1)
(2) 0.8 消耗反应中生成的,防止与反应 1 100min后NO参与电极反应,相同时间内,转移等量电子时,NO比UO消耗的H+更少,且生成的HNO2与N2H反应有H+生成
【解析】(1)由盖斯定律可知,第一步反应+第二步反应得到二氧化碳与氨气生成尿素的方程式,则反应△H=(—159.47kJ/mol)+( +72.49kJ/mol)= —86.98kJ/mol,反应的热化学方程式为,故答案为:;
(2)①由方程式可知,亚硝酸分子中的氮元素化合价降低被还原,亚硝酸为反应的氧化剂、一氧化二氮是还原产物,N2H离子中氮元素化合价升高被氧化,N2H 为还原剂、氮气是氧化产物,则反应生成0.2mol氮气,反应转移电子的物质的量为0.2mol×4=0.8mol,故答案为:0.8;
②由方程式可知,UO在阴极放电生成的U4+离子能与亚硝酸反应生成UO,而亚硝酸能与N2H离子反应,所以阴极区溶液中加入N2H5NO3的目的是消耗反应中生成的亚硝酸,防止亚硝酸与U4+离子反应影响核废料中价的铀的处理,故答案为:消耗反应中生成的,防止与反应;
③由图可知,0∼100min内,硝酸根离子浓度不变,UO和氢离子浓度减小,说明阴极的电极反应式为,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,则电路中转移1mol电子时,放电消耗2mol氢离子, 同时有1mol氢离子通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区,则阴极区减少1mol氢离子; 100min后硝酸根离子参与电极反应,相同时间内,转移等量电子时,硝酸根离子比UO离子消耗的H+更少,且生成的亚硝酸与NH反应有氢离子生成,所以100∼200min内氢离子浓度下降速率低于100min前,故答案为:1mol;100min后NO参与电极反应,相同时间内,转移等量电子时,NO比UO消耗的H+更少,且生成的HNO2与N2H反应有H+生成。
14.(2022-2023高二上·江苏淮安·期中)将和混合置于体积可变,压强恒定的密闭容器中,在一定温度下发生如下反应: ,当反应进行到时间点时达到平衡状态,测得混合气体总物质的量为。试回答下列问题:
(1)若平衡时,容器体积为aL,写出该反应的平衡常数 (用含a的代数式表示)。
(2)若达到平衡后,保持容器的体积不再变化,再加入、和,此时 (填“<”“>”或“=”)。
(3)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
容器1
容器2
容器3
反应温度
700
700
800
反应物投入量
、
、
平衡
平衡
平衡体系总压强
物质的平衡转化率
平衡常数K
用“<”“>”或“=”填空: ; ; 1。
【答案】(1)
(2)<
(3) > < <
【分析】将和混合置于体积可变,压强恒定的密闭容器中,在一定温度下发生如下反应:,
当反应进行到时间点时达到平衡状态,测得混合气体总物质的量为,即2-2x+1-x+2x=2.1,x=0.9。
【解析】(1)若平衡时,容器体积为aL,该反应的平衡常数。
(2)若达到平衡后,保持容器的体积不再变化,再加入、和,相当于加压,平衡正向移动,此时<。
(3)容器1投入2molSO2、1molO2,容器2投入4molSO3,根据一边倒原则,相当于容器2投入4molSO2、2molO2,假设容器2的体积为容器1的2倍,则容器1、容器2为等效平衡,容器2中SO3的物质的量为容器1的2倍,再把容器2压缩到和容器1相同,平衡正向移动,容器2中SO3的物质的量大于容器1的2倍,所以>;
根据上述分析,若容器2、容器3的温度相等,p2<2p3,升高温度,压强增大,容器3温度高,所以p2<2p3;
若容器2的体积为容器3的2倍、容器3的温度为700℃,则容器2、3为等效平衡,,缩小容器2的体积与容器3相等,平衡逆向移动减小,容器3升高温度,平衡逆向移动,减小,所以。
15.(2023-2024高二上·江苏苏州·期中)空气中含量的控制和资源化利用具有重要意义。
Ⅰ.在金属催化剂作用下可转化为乙二醇和甲醇;若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程分为如下2步:
步骤1
步骤2
(1)步骤2反应的 。
(2)研究反应温度对步骤2加氢反应的影响(反应时间均为4h),实验数据见下表:
反应温度/℃
的转化率/%
乙二醇的产率/%
160
23.8
23.2
180
62.1
60.9
200
99.9
94.7
220
99.9
92.4
由上表可知,温度越高,的转化率越高,原因是 。温度升高到220℃时,乙二醇的产率反而降低,原因是 。
Ⅱ.利用“Na-”电池将变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为。
放电时该电池“吸入”,生成和C全部沉积在电极表面。其工作原理如图所示:
(3)放电时,外电路中电流流入的一极为 (填“钠箔”或“MWCNT”)。
(4)放电时,正极的电极反应式为 。-四甘醇二甲醚作电解液的优点是 (写出两点)。
Ⅲ.与反应如果用Co/C作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。
(5)在相同条件下,将Co/C催化剂循环使用,随着循环使用次数增加,甲醇产量如图所示,试推测甲醇产量变化的原因: (Co的性质与Fe相似)。
【答案】(1)
(2) 温度越高,反应速率越快,反应相同的时间,转化的的量越多,故的转化率越高 温度升高到220℃时,乙二醇会深度加氢生成乙醇,的转化率保持不变,乙二醇的产率降低
(3)钠箔
(4) 导电性好,不与金属钠反应,难挥发
(5)反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低
【分析】Ⅱ. 放电时,Na作负极,碳纳米管作正极,外电路中电流的方向从正极流到负极,放电时,正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和C。
【解析】(1)
由题干信息可知,总反应,和反应(g)+ (g)相减,得到步骤2为(g)+;
(2)
由表可知,温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的的量越多,故导致的转化率越高;由题干信息可知,若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇,则温度升高到220℃时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低,故答案为:温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的的量越多,故导致的转化率越高;温度升高到220℃时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,的转化率保持不变,乙二醇的产率反而降低;
(3)放电时,Na作负极,碳纳米管作正极,外电路中电流的方向从正极流到负极,故电流流向为MWCNT导线钠箔,即外电路中电流流入的一极为钠箔;
(4)正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和C,故电极反应方程式为;
四甘油二甲醚作电解液具有导电性好,不与金属钠反应,难挥发的优点;
(5)Co是一种金属单质,二氧化碳与氢气反应得到含有少量甲酸的甲醇,少量甲酸会腐蚀Co单质,Co/C催化剂活性降低,从而影响催化效果,甲醇产率下降。
16.(2023-2024高二上·江苏扬州·期中)氢能源是最具应用前景的能源之一,氢气的制备和应用是目前的研究热点。
(1)已知部分共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H-H
H-O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
则的为 。
(2)氢气可通过水煤气法获得,反应为。一定温度下,控制进气比不同,测得平衡时某反应物的转化率如图所示。
①图中表示的是 (填“CO”或“H2O”)的平衡转化率。A点对应进气比时,另一原料(“CO”或“H2O”)对应的转化率为 (用分数表示)。
②计算该温度下,反应的平衡常数K= 。
③计算该温度下,当时,图中对应物质的转化率为 (用分数表示)。
(3)利用H2和CO2催化合成CH4的反应:
①下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.
B.恒温恒容条件下,混合气体的密度不再变化
C.恒温恒压条件下,气体的体积不再变化
D.混合气体平均分子量保持不变
②一定温度和压强下,将一定比例H2和CO2分别通过装有甲、乙两种催化剂的反应器发生上述反应,反应相同时间,测得CO2转化率随温度变化情况如图所示。
Ⅰ.CO2的平衡转化率随温度的升高而降低的原因是 。
Ⅱ.温度高于380℃,用乙作催化剂,CO2转化率迅速下降,可能原因是 。
【答案】(1)-299kJ/mol
(2) CO 1
(3) CD 反应放热,温度升高,平衡逆向移动 温度高于380℃,催化剂失效
【解析】(1)反应热等于反应物键能之和和生成物键能之和的差值,则2×2×463-2×436-x=482,所以x=498,即氧气中键能为498kJ/mol,形成化学键放热,所以的=-299kJ/mol。
(2)①由于一氧化碳和水蒸气的化学计量数之比是1:1,因此=1:1时二者的转化率相等,增大水蒸气浓度可以提高CO转化率,所以图中表示的是CO的平衡转化率。A点对应进气比是0.5,设CO是0.5mol,水蒸气是1mol,CO转化率是,依据三段式可知(单位是mol)
因此水蒸气对应的转化率为。
②反应前后体积不变,根据①中分析该温度下,该反应的平衡常数K=。
③该温度下,当时,设CO是0.2mol,水蒸气是1mol,依据三段式可知(单位是mol)
则,解得x=,则图中CO的转化率为。
(3)①A.说明正逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,A错误;
B.反应前后混合气体质量和容器容积均是不变的,所以恒温恒容条件下,混合气体的密度始终不变,不能据此判断,B错误;
C.正反应体积减小,恒温恒压条件下,气体的体积不再变化说明反应达到平衡状态,C正确;
D.正反应体积减小,混合气体的质量不变,则混合气体平均分子量保持不变说明反应达到平衡状态,D正确;
答案选CD。
②Ⅰ.由于反应放热,温度升高,平衡逆向移动,所以CO2的平衡转化率随温度的升高而降低。
Ⅱ.由于温度高于380℃,催化剂失效,所以温度高于380℃,CO2转化率迅速下降。
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