题型02 化学反应速率及化学平衡的计算-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编(天津专用)
2024-10-21
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内容正文:
题型02 化学反应速率及化学平衡的计算
1.(23-24高二上·北京西城·期中)某温度下,反应的平衡常数为400。此温度下,在容积一定的密闭容器中加入,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
浓度/()
0.44
0.6
0.6
下列说法正确的是
A.此时逆反应速率大于正反应速率
B.平衡时的转化率小于80%
C.平衡时的浓度为0.04mol/L
D.该温度下增大的起始浓度,平衡常数增大
2.(23-24高二上·新疆·期中)将3molA和2.5molB充入2L的恒容密闭容器中,发生的反应:3A(g)+B(g) C(g)+2D(g),5min后反应达到平衡,测得D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),下列结论正确的是
A.A的平均反应速率为0.1mol/(L·min) B.平衡时,C的浓度为0.125mol/L
C.平衡时,的转化率为 D.平衡时,容器内压强为原来的0.8倍
3.(23-24高二上·福建福州·期中)五氯化磷是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷氮化得到:。某温度下,在容积恒定为的密闭容器中充入和,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻的物质的量如下表所示:
0
50
150
250
350
0
0.24
0.36
0.40
0.40
下列说法不正确的是
A.升高温度,平衡向逆反应方向移动
B.加压平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
C.内的平均反应速率
D.平衡时,的转化率是
4.(23-24高二上·河南驻马店·期中)温度为时,将1.6mol气体X和1.6mol气体Y充入10L恒容密闭容器中,发生反应,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表,下列说法正确的是
2
4
7
9
1.2
1.1
1.0
1.0
A.内的平均反应速率
B.时,反应的平衡常数
C.其他条件不变,后,向容器中再充入,平衡向正反应方向移动,与改变条件前相比再次达到平衡时X的浓度减小,Y的转化率增大
D.其他条件不变,降温到达到化学平衡时,平衡常数,则该反应为放热反应
5.(23-24高二上·福建南平·期中)在20L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO的变化如图所示,p2和195℃时n(H2)随时间的变化结果如下表所示。下列说法正确的是
t/min
0
1
3
5
n(H2)/mol
8
5
4
4
A.p2和195℃时,0~3min,反应速率v(CH3OH)=mol·L-1·min-1
B.p1>p2,ΔH<0
C.在p2和195℃时,该反应的平衡常数为25mol-2·L2
D.p2和195℃时,在B点:v正>v逆
6.(23-24高二上·福建福州·期中)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中加入1molHI,发生反应: ,H2的物质的量随时间变化如表,下列说法正确的是
t/min
1
2
3
n(H2)/mol
0.06
0.1
0.1
A.反应前1min平均速率v(HI)=0.06mol⋅L-1⋅min-1
B.该温度下,平衡时HI的转化率为10%
C.该温度下的平衡常数为K1,温度升高10℃后平衡常数为K2,则K1>K2
D.达平衡后其他条件不变,压缩容器体积,平衡不移动,c(HI)不变
7.(23-24高二下·重庆·期中)某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得相同时间内NO的转化率、CO剩余的百分含量随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下列叙述正确的是
A.
B.温度大于775K时,催化剂活性降低
C.775K,条件下,此时
D.775K,无CO参加,只发生反应Ⅱ时的
8.(23-24高二下·河南信阳·期中)T℃时,向容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2 mol H2,容器内的总压强为1.2m kPa。下列说法正确的是
A.5 min时反应到达c点,
B.a点时,混合气体平均摩尔质量为
C.b点时,
D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,平衡不移动
9.(23-24高二上·福建泉州·期中)温度为时,在三个容积均为的恒容密闭容器中发生反应:(正反应吸热)。实验测得:,,、为速率常数,受温度影响。下列说法不正确的是
容器编号
物质的起始浓度()
物质的平衡浓度()
I
0.6
0
0
0.2
II
0.3
0.5
0.2
III
0
0.5
0.35
A.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比小于4∶5
B.容器Ⅱ向正反应方向达到平衡
C.当温度改变为时,若,则
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的体积分数大于50%
10.(23-24高二上·广东湛江·期中)一定温度下,向2.0 L的恒容密闭容器中充入1.6molCO、1.6molNO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过一段时间后达平衡。反应进行到不同时间测得n(CO)如表所示:
t/s
0
5
10
15
20
n(CO)/mol
1.6
1.4
0.6
0.4
0.4
下列说法正确的是
A.反应在前5s的平均速率为v(N2)=0.02mol•L-1
B.保持其他条件不变,降低温度,平衡时c(CO)=0.15mol•L-1,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.6molN2和3.2molCO2,达到平衡时,则此反应的化学平衡常数为67.5
D.保持其他条件不变,向容器中再充入1.6molCO,达到新平衡时,CO的转化率增大
11.(23-24高二上·浙江杭州·期中)一定温度下,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:,测得反应的相关数据如下:
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
反应物投入量
、
、
平衡
物质的平衡转化率
下列说法错误的是
A.
B.
C.时,若的浓度分别为,则此时
D.若在恒压条件下,容器1平衡时等于容器2平衡时
12.(23-24高二上·贵州黔西·期中)一定温度下,向2.0L的恒容密闭容器中充入1.6molCO、1.6molNO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过一段时间后达平衡。反应进行到不同时间测得n(CO)如表所示:
t/s
0
5
10
15
20
n(CO)/mol
1.6
1.2
0.9
0.8
0.8
下列说法正确的是
A.该温度下,该反应的平衡常数K=1.25
B.反应在前5s的平均速率为v(N2)=0.04mol·L-1·s-1
C.保持其他条件不变,升高温度,达到新平衡时c(CO)=0.45mol·L⁻1,则反应的ΔH>0
D.相同温度下,起始时向容器中充入1.6mol CO、1.6mol NO、0.8mol N2、1.6 molCO2,达到平衡前v正<v逆
13.(23-24高二上·福建泉州·期中)时,A、B、C三种气体在恒容密闭容器中反应时,浓度的变化情况如图,回答下列问题。
(1)写出该反应的方程式: 。
(2)前,A的分解速率为 。
(3)达到平衡后,若增大压强,平衡向 方向移动(填“正”或“逆”或“不移动)。
(4)该反应的平衡常数 。
(5)反应达平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“大”,“小”或“相等”,下同),混合气体密度比起始时
(6)在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是___________。
A.加催化剂 B.降低温度
C.容积不变,充入A D.容积不变,从容器中分离出A
14.(23-24高二上·福建泉州·期中)回答下列问题。
(1)工业合成氨的反应:,分别在、温度下,改变起始氢气物质的量,测得平衡时氨的体积分数如图所示:
①比较在m、n、q三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是 点。
②条件下,在的密闭容器中,充入和时,达平衡,此时反应物的转化率均为a,写出下列仅含a、x的表达式(不必化简): ;该反应的平衡常数的值 。
③图像中 (填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”)。
(2)一定温度下,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,已知此温度下,该反应的平衡常数,则平衡时体系中的物质的量分数为 。
15.(23-24高二上·浙江绍兴·期中)在恒温下,向容积为2L的恒容容器中加入一定量的碳单质和2molH2O(g),初始压强为105Pa。发生反应: ∆H>0。经过2min后达到平衡,容器的压强增加了20%。
(1)该反应自发进行的条件是 。(填“高温”或“低温”或“任意条件”)
(2)2min内H2O的平均反应速率为 mol/(L·min)。
(3)2min平衡时,采取下列措施后,使的是__________。
A.恒温恒容下,除去部分H2O B.降低温度
C.恒温恒容下,充入Ar D.恒温恒压下,充入Ar
(4)平衡常数Kp= Pa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)下列说法正确的是__________。
A.增加碳单质,可以加快该反应速率
B.2min时,H2O的转化率为20%
C.当混合气体的平均摩尔质量不再变化时,可以判断该反应达到了平衡
D.平衡后向体系内补加0.4molH2O(g)和0.4molCO(g),反应向逆反应方向进行
16.(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
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题型02 化学反应速率及化学平衡的计算
1.(23-24高二上·北京西城·期中)某温度下,反应的平衡常数为400。此温度下,在容积一定的密闭容器中加入,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
浓度/()
0.44
0.6
0.6
下列说法正确的是
A.此时逆反应速率大于正反应速率
B.平衡时的转化率小于80%
C.平衡时的浓度为0.04mol/L
D.该温度下增大的起始浓度,平衡常数增大
【答案】C
【分析】由反应可知起始时CH3OH的浓度为0.44mol/L+2×0.6mol/L=1.64mol/L,反应到某时刻时浓度商Qc===1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,设平衡时转化的浓度为x,则
则,x=1.6mol/L;
【解析】A.由分析可知,反应到该时刻,浓度商Qc===1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,故A错误;
B.平衡时CH3OH的转化率为×100%=97.6%,平衡时CH3OH的转化率大于80%,故B错误;
C.由上述三段式数据可知,平衡时的浓度为1.64mol/L-1.6mol/L=0.04mol/L,故C正确;
D.平衡常数只与温度有关,温度不变,增大的起始浓度,平衡常数不变,故D错误。
答案选C。
2.(23-24高二上·新疆·期中)将3molA和2.5molB充入2L的恒容密闭容器中,发生的反应:3A(g)+B(g) C(g)+2D(g),5min后反应达到平衡,测得D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),下列结论正确的是
A.A的平均反应速率为0.1mol/(L·min) B.平衡时,C的浓度为0.125mol/L
C.平衡时,的转化率为 D.平衡时,容器内压强为原来的0.8倍
【答案】C
【分析】5min后反应达到平衡时,D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),则D的物质的量为0.1mol/(L·min) ×5min×2L=1mol,由题意可建立如下三段式:
【解析】A.由反应速率之比等于化学计量数之比可知,A的平均反应速率为0.1mol/(L·min) ×=0.15mol/(L·min),故A错误;
B.由三段式数据可知,C的浓度为=0.25mol/L,故B错误;
C.由三段式数据可知,B的转化率为×100%=20%,故C正确;
D.由平衡时,容器内压强为可知,平衡时,容器内压强之比等于气体物质的量之比=,故D错误;
故选C。
3.(23-24高二上·福建福州·期中)五氯化磷是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷氮化得到:。某温度下,在容积恒定为的密闭容器中充入和,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻的物质的量如下表所示:
0
50
150
250
350
0
0.24
0.36
0.40
0.40
下列说法不正确的是
A.升高温度,平衡向逆反应方向移动
B.加压平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
C.内的平均反应速率
D.平衡时,的转化率是
【答案】B
【解析】A.该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A项正确;
B.平衡常数只受温度影响,增大压强,K不变,B项错误;
C.根据化学反应中用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,内的平均反应速率,C项正确;
D.平衡时,的转化率是,D项正确;
故选:B。
4.(23-24高二上·河南驻马店·期中)温度为时,将1.6mol气体X和1.6mol气体Y充入10L恒容密闭容器中,发生反应,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表,下列说法正确的是
2
4
7
9
1.2
1.1
1.0
1.0
A.内的平均反应速率
B.时,反应的平衡常数
C.其他条件不变,后,向容器中再充入,平衡向正反应方向移动,与改变条件前相比再次达到平衡时X的浓度减小,Y的转化率增大
D.其他条件不变,降温到达到化学平衡时,平衡常数,则该反应为放热反应
【答案】D
【解析】A.由表中数据可求得前4min内消耗Y为0.10mol,故v(Z)=,所以v(Z)=2v(Y)=0.05mol/(L⋅min),故A错误;
B.由表中数据可知7min时反应到达平衡,反应的三段式为
所以平衡常数K=,故B错误;
C.其他条件不变,9min时是平衡状态,再充入1.6molX,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时Y的转化率增大,但再次达到平衡时,X的浓度增大,故C错误;
D.T1时,平衡常数K=1.44,降温到T2达到平衡时,平衡常数K2=4,降温K增大,则平衡正向移动,所以该反应正向为放热反应,故D正确;
故选:D。
5.(23-24高二上·福建南平·期中)在20L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO的变化如图所示,p2和195℃时n(H2)随时间的变化结果如下表所示。下列说法正确的是
t/min
0
1
3
5
n(H2)/mol
8
5
4
4
A.p2和195℃时,0~3min,反应速率v(CH3OH)=mol·L-1·min-1
B.p1>p2,ΔH<0
C.在p2和195℃时,该反应的平衡常数为25mol-2·L2
D.p2和195℃时,在B点:v正>v逆
【答案】C
【解析】
A.p2和195℃时,0~3min,反应速率v(CH3OH)=v(CH3OH)=×= mol·L-1·min-1,故A错误;
B.根据反应特点,温度不变时,压强越大,CO的转化率越大,所以p2>p1,压强不变时,升高温度,CO的转化率减小,所以ΔH<0,故B错误;
C.CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别c平(CO)=0.1 mol·L-1,c平(H2)=0.2 mol·L-1,c平(CH3OH)=0.1 mol·L-1,K===25 mol-2·L2,故C正确;
D.从图像可知,若要使B在该条件下达到平衡,CO的转化率要减小,即反应应向左进行,所以,v正<v逆,故D错误;
故选C。
6.(23-24高二上·福建福州·期中)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中加入1molHI,发生反应: ,H2的物质的量随时间变化如表,下列说法正确的是
t/min
1
2
3
n(H2)/mol
0.06
0.1
0.1
A.反应前1min平均速率v(HI)=0.06mol⋅L-1⋅min-1
B.该温度下,平衡时HI的转化率为10%
C.该温度下的平衡常数为K1,温度升高10℃后平衡常数为K2,则K1>K2
D.达平衡后其他条件不变,压缩容器体积,平衡不移动,c(HI)不变
【答案】A
【解析】A.2L恒容密闭容器中发生反应,,1min内HI的分解速率,A项正确;
B.2min后不再变化,故2min时已达到平衡,HI的转化率为,B项错误;
C.该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,K增大,则,C项错误;
D.由于反应前后气体分子数不变,故容器体积不影响平衡移动,但压缩体积后,虽n(HI)不变,但由于体积减小,故c(HI)增大,D项错误;
答案选A。
7.(23-24高二下·重庆·期中)某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得相同时间内NO的转化率、CO剩余的百分含量随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下列叙述正确的是
A.
B.温度大于775K时,催化剂活性降低
C.775K,条件下,此时
D.775K,无CO参加,只发生反应Ⅱ时的
【答案】D
【解析】A.根据图像可知,775K时,无CO时NO分解为N2的转化率达到最大,此时反应Ⅱ达到平衡状态,再升高温度,转化率下降,说明升高温度化学平衡逆向移动,反应为放热反应,ΔH2<0,A错误;
B.根据有CO时NO转化率变化曲线可知,温度大于775K并继续升温时NO的转化率仍在增大,说明反应Ⅱ转化率降低不是催化剂失去活性导致,而是NO分解为N2和O2的反应为放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,导致NO的转化率降低,因此温度大于775K时,催化剂活性没有降低,B错误;
C.根据图示可知,775K,条件下,CO剩余的百分含量为70%,NO转化为N2的转化率为40%,设初始时n(NO)=n(CO)=1mol,则反应掉CO0.3mol,由反应Ⅰ可知,反应Ⅰ消耗NO0.3mol,生成氮气0.15mol,生成CO20.3mol,则反应Ⅱ消耗NO1mol×0.4-0.3mol=0.1mol,生成氮气0.5mol,因此共生成氮气0.2mol,n(CO2):n(N2)=0.3mol:0.2mol=3:2,C错误;
D.775K时,无CO参加,只发生反应Ⅱ,设初始压强为P,初始NO物质的量为1mol,此时NO分解为N2的转化率为20%,反应掉NO0.2mol,生成氮气和氧气各0.1mol,因为是等体积反应,总压强恒定为P,平衡时n(NO)=0.8mol,n(N2)=0.1mol,n(O2)=0.1mol,则三种物质的分压为p(NO)=,p(O2)=,p(N2)=,K==,D正确;
故答案选D。
8.(23-24高二下·河南信阳·期中)T℃时,向容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2 mol H2,容器内的总压强为1.2m kPa。下列说法正确的是
A.5 min时反应到达c点,
B.a点时,混合气体平均摩尔质量为
C.b点时,
D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,平衡不移动
【答案】D
【解析】A.根据图像可知:在反应开始时加入n(CO2)=1 mol,n(H2)=2 mol,反应进行到c点时,假设CO2变化的物质的量是x mol,根据物质反应转化关系可知反应产生HCHO、H2O的物质的量是x mol,平衡时气体的物质的量分别是n(CO2)=(1-x) mol,n(H2)=(2-2x) mol,n(HCHO)=n(H2O)=x mol,平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-x) mol+(2-2x) mol+x mol+x mol=(3-x)mol,此时气体总压强p(总)=,HCHO的压强为p(HCHO)==0.2m kPa,解得x=0.5 mol,故5 min时反应到达c点,v(H2)==0.1 mol/(L·min),A错误;
B.根据图像可知:在a点时=1,n(H2)=n(CO2)=1 mol,假设反应消耗CO2的物质的量是y mol,根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=(1-y) mol,n(H2)=(1-2y)mol,n(HCHO)=n(H2O)=y mol,平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-y) mol+(1-2y) mol+y mol+y mol=(2-y)mol,平衡时气体压强为p(平衡)=,p(HCHO)==x mkPa,解得y=mol,气体的总物质的量n(总)=(2-y)mol=(2-)mol,a点混合气体的平均摩尔质量为g/mol,B错误;
C.温度不变,化学平衡常数不变,故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等,c点平衡下,p(CO2)=;同理p(H2)=0.4mkPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2mkPa,则Kp=,C 错误;
D.c点时再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,此时Qp==Kp,化学平衡不移动,D正确;
故合理选项是D。
9.(23-24高二上·福建泉州·期中)温度为时,在三个容积均为的恒容密闭容器中发生反应:(正反应吸热)。实验测得:,,、为速率常数,受温度影响。下列说法不正确的是
容器编号
物质的起始浓度()
物质的平衡浓度()
I
0.6
0
0
0.2
II
0.3
0.5
0.2
III
0
0.5
0.35
A.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比小于4∶5
B.容器Ⅱ向正反应方向达到平衡
C.当温度改变为时,若,则
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的体积分数大于50%
【答案】D
【分析】,可以求出平衡常数K==0.8,平衡时气体的总物质的量为0.8mol;
【解析】A.由表中数据可知,容器II起始时Q≈0.56<K,反应正向进行,气体物质的量增大、容器II在平衡时气体的总物质的量一定大于1mol,两容器的物质的量之比=压强之比,比值一定小于0.8∶1=4∶5,A正确;
B.容器II起始时Q≈0.56<K,反应正向进行达到平衡,B正确;
C.温度为T2时,,说明平衡右移,因为正反应是吸热反应,升高温度后化学平衡常数变大,所以T2>T1,C正确;
D.假设容器III中NO的体积分数为50%时氧气减小的浓度为xmol/L,,可得,x=0.05,此时Q ==4.8>K=0.8,反应逆向进行,未达到平衡,D错误;
故选D。
10.(23-24高二上·广东湛江·期中)一定温度下,向2.0 L的恒容密闭容器中充入1.6molCO、1.6molNO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过一段时间后达平衡。反应进行到不同时间测得n(CO)如表所示:
t/s
0
5
10
15
20
n(CO)/mol
1.6
1.4
0.6
0.4
0.4
下列说法正确的是
A.反应在前5s的平均速率为v(N2)=0.02mol•L-1
B.保持其他条件不变,降低温度,平衡时c(CO)=0.15mol•L-1,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.6molN2和3.2molCO2,达到平衡时,则此反应的化学平衡常数为67.5
D.保持其他条件不变,向容器中再充入1.6molCO,达到新平衡时,CO的转化率增大
【答案】C
【解析】A.反应在前5s的平均速率v(N2)=v(CO)= ×=0.01mol•(L•s),A错误;
B.根据表格数据,该温度平衡时c(CO)==0.2mol•L⁻1,保持其他条件不变,降低温度,平衡时c(CO)=0.15mol•L⁻1,说明CO浓度减小,平衡正向移动,反应放热,则反应的△H<0,B错误;
C.该温度下,列出三段式:
,反应的平衡常数K==67.5,温度不变,平衡常数不变,C正确;
D.起始时向容器中充入1.6molCO,平衡正向移动,但是CO得转化率降低,D错误;
故选C。
11.(23-24高二上·浙江杭州·期中)一定温度下,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:,测得反应的相关数据如下:
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
反应物投入量
、
、
平衡
物质的平衡转化率
下列说法错误的是
A.
B.
C.时,若的浓度分别为,则此时
D.若在恒压条件下,容器1平衡时等于容器2平衡时
【答案】B
【解析】A.由题干表格信息可知,容器2中所加物质相当于4mol SO2、2mol O2,若容器2的体积变为2L,则和容器1等效平衡,浓度相同,然后再压缩到1L,若在此过程中平衡不移动,c2=2 mol•L-1,但压缩过程中平衡正向移动,c2>2 mol•L-1,A正确;
B.若容器2的体积变为2L、容器3的温度为T1,则两容器达到等效平衡,此时α2(SO3)+α3(SO2)=1,但容器2的体积为1L,压缩此容器平衡正向移动,SO3的转化率减小,容器3温度为T2>T1,上述平衡逆向移动,则SO2的转化率减小,故α2(SO3)+α3(SO2)<1,B错误;
C.由容器1数据列三段式
,
该温度下K===2,T1时,若SO2、O2、SO3的浓度分别为1.2 mol•L-1、0.6 mol•L-1、1.2 mol•L-1,则此时Qc===<2=K,则反应向正向进行,即,C正确;
D.恒压条件下,容器1和容器2达到等效平衡,故容器1平衡时等于容器2平衡时,D正确;
故答案为:B。
12.(23-24高二上·贵州黔西·期中)一定温度下,向2.0L的恒容密闭容器中充入1.6molCO、1.6molNO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过一段时间后达平衡。反应进行到不同时间测得n(CO)如表所示:
t/s
0
5
10
15
20
n(CO)/mol
1.6
1.2
0.9
0.8
0.8
下列说法正确的是
A.该温度下,该反应的平衡常数K=1.25
B.反应在前5s的平均速率为v(N2)=0.04mol·L-1·s-1
C.保持其他条件不变,升高温度,达到新平衡时c(CO)=0.45mol·L⁻1,则反应的ΔH>0
D.相同温度下,起始时向容器中充入1.6mol CO、1.6mol NO、0.8mol N2、1.6 molCO2,达到平衡前v正<v逆
【答案】A
【解析】A.该温度下,列出三段式:,反应的平衡常数,A正确;
B.反应在前5s的平均速率,B错误;
C.根据表格数据,该温度平衡时c(CO)=,保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(CO)=0.45mol·L⁻1,说明CO浓度增大,平衡逆向移动,逆反应吸热,则正反应的ΔH<0,C错误;
D.起始时向容器中充入1.6mol CO、1.6mol NO、0.8mol N2、1.6 molCO2,Q=<K,平衡正向移动,达到平衡前v正>v逆,D错误;
故答案选A。
13.(23-24高二上·福建泉州·期中)时,A、B、C三种气体在恒容密闭容器中反应时,浓度的变化情况如图,回答下列问题。
(1)写出该反应的方程式: 。
(2)前,A的分解速率为 。
(3)达到平衡后,若增大压强,平衡向 方向移动(填“正”或“逆”或“不移动)。
(4)该反应的平衡常数 。
(5)反应达平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“大”,“小”或“相等”,下同),混合气体密度比起始时
(6)在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是___________。
A.加催化剂 B.降低温度
C.容积不变,充入A D.容积不变,从容器中分离出A
【答案】(1)
(2)
(3)逆
(4)0.225
(5)小 相等
(6)BD
【解析】(1)由图可知,反应开始至达到平衡过程,A的浓度减小,则A为反应物,且,B、C的浓度增大,则B、C为生成物,且,,所以,因变化量之比等于化学反应计量系数之比,则该反应的方程式:;
(2)前2min,A的分解速率为;
(3)该反应是气体分子数增大的反应,则达到平衡后,若增大压强,平衡向逆方向移动;
(4)由图可知,平衡时A、B、C的浓度分别为0.2mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L,则该反应的平衡常数;
(5)混合气体质量不变,气体分子数增大,即混合气体物质的量增大,则混合气体平均摩尔质量减小,所以2min反应达平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时小;因混合气体质量不变,容器容积不变,则混合气体密度不变,即混合气体密度比起始时相等;
(6)A.加催化剂,降低反应的活化能,反应速率增大,A不符合题意;
B.降低温度,反应速率减小,B符合题意;
C.容积不变,充入A,A的浓度增大,反应速率增大,C不符合题意;
D.容积不变,从容器中分离出A,A的浓度减小,反应速率减小,D符合题意;
故选BD。
14.(23-24高二上·福建泉州·期中)回答下列问题。
(1)工业合成氨的反应:,分别在、温度下,改变起始氢气物质的量,测得平衡时氨的体积分数如图所示:
①比较在m、n、q三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是 点。
②条件下,在的密闭容器中,充入和时,达平衡,此时反应物的转化率均为a,写出下列仅含a、x的表达式(不必化简): ;该反应的平衡常数的值 。
③图像中 (填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”)。
(2)一定温度下,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,已知此温度下,该反应的平衡常数,则平衡时体系中的物质的量分数为 。
【答案】(1)q 低于
(2)40
【解析】(1)①m、n、q三点均处于平衡状态,增大起始n(H2),平衡正向移动,N2的转化率增大,即起始n(H2)越大,N2的平衡转化率越大,则在m、n、q三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是q点;
②;反应物的转化率相等,则投料比等于化学反应计量系数之比,即y=3x,建立三段式:
则该反应的平衡常数的值;
③正反应放热,n(H2)一定时,降低温度,平衡正向移动,平衡时氨的体积分数增大,则T2低于T1;
(2)设投料时CO(g)和H2O(g)的物质的量均为m,转化量为n,建立三段式:
设容器体积为V,则平衡常数,即,则平衡时体系中H2的物质的量分数为。
15.(23-24高二上·浙江绍兴·期中)在恒温下,向容积为2L的恒容容器中加入一定量的碳单质和2molH2O(g),初始压强为105Pa。发生反应: ∆H>0。经过2min后达到平衡,容器的压强增加了20%。
(1)该反应自发进行的条件是 。(填“高温”或“低温”或“任意条件”)
(2)2min内H2O的平均反应速率为 mol/(L·min)。
(3)2min平衡时,采取下列措施后,使的是__________。
A.恒温恒容下,除去部分H2O B.降低温度
C.恒温恒容下,充入Ar D.恒温恒压下,充入Ar
(4)平衡常数Kp= Pa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)下列说法正确的是__________。
A.增加碳单质,可以加快该反应速率
B.2min时,H2O的转化率为20%
C.当混合气体的平均摩尔质量不再变化时,可以判断该反应达到了平衡
D.平衡后向体系内补加0.4molH2O(g)和0.4molCO(g),反应向逆反应方向进行
【答案】(1)高温
(2)0.1
(3)B
(4)5000
(5)BCD
【分析】经过2min后达到平衡,容器的压强增加了20%,即为1.2×105Pa,依据阿伏加德罗定律的推论,混合气的物质的量也增加了20%,即混合气的物质的量为2mol+2mol×20%=2.4mol。由此可建立如下三段式:
则2-x+x+x=2.4,x=0.4mol。
【解析】(1)该反应的ΔS>0、ΔH>0,自发进行的条件是高温。
(2)2min内H2O的平均反应速率为=0.1mol/(L·min)。
(3)2min平衡时,采取下列措施后,使,则正、逆反应速率都减小,平衡逆向移动。
A.恒温恒容下,除去部分H2O,此时正反应速率减小,但逆反应速率不变,A不符合题意;
B.降低温度,此时正、逆反应速率都减小,平衡逆向移动,B符合题意;
C.恒温恒容下,充入Ar,反应物和生成物的浓度都不变,平衡不发生移动,C不符合题意;
D.恒温恒压下,充入Ar,,反应物和生成物的浓度都减小,正、逆反应速率都减小,但平衡正向移动,D不符合题意;
故选B。
(4)平衡常数Kp==5000Pa。
(5)A.增加碳单质,反应物、生成物的浓度都不变,该反应速率不变,A不正确;
B.2min时,H2O的转化率为=20%,B正确;
C.随着反应的进行,混合气的质量不断发生改变,物质的量不变发生改变,则平衡摩尔质量不断发生改变,当混合气体的平均摩尔质量不再变化时,该反应达到了平衡状态,C正确;
D.平衡后向体系内补加0.4molH2O(g)和0.4molCO(g),此时浓度商Qc==8000>5000,反应向逆反应方向进行,D正确;
故选BCD。
16.(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。
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