题型03 化学反应速率和化学平衡图像分析-【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03 化学反应速率与化学平衡图像分析
1.(23-24高二上·天津滨海·期中)对于反应CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O ,在不同条件的影响下,水蒸气含量随反应时间变化的趋势如下图:
下列判断正确的是
A. B.
C. D.
2.(22-23高二上·天津滨海·期中)在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,测得10min时X的物质的量n(X)如图所示。下列说法正确的是
A.当X和Y的浓度之比为时,反应达到平衡
B.由和对应的图像可知,该可逆反应的正反应为吸热反应
C.b点一定满足:
D.再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,再次平衡时,Y的转化率增大
3.(22-23高二上·天津·期中)有一化学平衡mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),图中表示A的转化率α(A)与压强、温度的关系。由此得出的正确结论是
A.正反应是吸热反应,m+n>p+q B.正反应是吸热反应,m+n<p+q
C.正反应是放热反应,m+n>p+q D.正反应是放热反应,m+n<p+q
4.(22-23高二上·天津北辰·期中)对于可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g) △H<0,下列各图中正确的是
A. B.
C. D.
5.(21-22高二上·天津西青·期中)碳酸二甲酸(CH3OCOOCH3,简称DMC)是一种应用前景广泛的材料。在密闭容器中按投料直接合成DMC,反应原理为:。一定条件下,平衡时CO2的转化率如图所示。下列说法中不正确的是
A.该反应的正反应为放热反应
B.X点对应的平衡常数为0.5
C.压强:
D.X、Y、Z三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X
6.(23-24高二上·天津和平·期中)当今世界,多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。已知二氧化碳催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) △H<0,设m为起始时的投料比,即m=,图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各组分的物质的量分数与温度的关系。下列说法错误的是
A.该反应压强平衡常数表达式为Kp=
B.图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为T3>T2>T1
C.图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为m1>m2>m3
D.曲线d代表的物质为二氧化碳
7.(22-23高二上·天津南开·期中)利用工业废气中的CO2制备甲醇。该过程发生的主要反应如下:
反应I: CO2(g)+ 3H2(g)= CH3OH(g)+ H2O(g) △H1= - 49.4 kJ·mol-1
反应II: CO2(g)+ H2(g)= CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1 kJ·mol-1
反应III: CO(g)+ 2H2(g)= CH3OH(g) △H3= -90.5 kJ·mol-1
恒压条件下,将n(CO2):n(H2)为1 :3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,在出口处测得CO2转化率、CH3OH产率[× 100%与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是
A.反应I的平衡常数可表示为K=
B.反应3CO(g)+ 2H2O(g)= 2CO2(g)+ CH3OH(g)的△H= +172.7 kJ·mol-1
C.240℃时,CH3OH产率最大,说明反应I、反应III已达到平衡状态
D.提高CO2转化为CH3OH的转化率,可以研发在低温区高效的催化剂
8.(22-23高二上·天津南开·期中)在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的 H2S气体,平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.反应2H2S(g) S2(g)+2H2(g)在温度 T1时的平衡常数大于温度为 T2时的平衡常数
B.X点和 Y点的压强之比为15:16
C.T1时,若起始时向容器中充入5mol H2S气体,则平衡时 H2S的转化率小于50%
D.T2时,向Y点容器中再充入与mol H2S和与mol H2,重新平衡前 v(正)<v(逆)
9.(22-23高二上·天津·期中)以 CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的反应如下:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
反应Ⅲ: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3
在 5MPa 下,按照 n(CO2):n(H2)=1:3 投料,平衡时,CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及 CO2的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是
A.反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能
B.曲线 n 代表 CH3OH 在含碳产物中物质的量分数
C.该条件下温度越低,越有利于工业生产 CH3OH
D.图示 270℃时,平衡体系中CO2的体积分数为 20%
10.(23-24高二上·天津和平·期中)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致: 已知该反应在2404℃时,平衡常数。
(1)某温度下,向的密闭容器中充入和各,5分钟后的物质的量为,则的反应速率为 。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志是___________。
A.消耗同时生成 B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变 D.
(3)将、的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是 。
A. B. C.
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的和,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)该温度下,某时刻测得容器内、、NO的浓度分别为、和,此时反应 (填“处于化学平衡状态“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
(6)
根据上图中的能量变化数据,计算反应的 。
11.(23-24高二上·天津·期中)回答下列问题。
(1)已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,则稳定性:金刚石 石墨。(填“>”“<”下同)
(2)甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
在催化剂的作用下,200~300℃时,可用CO2和H2合成CH3OH,该反应一般认为可通过如下两个步骤来实现:
①
②
合成甲醇的热化学方程式为 ;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。
(3)向恒容密闭容器中加入适量催化剂,并充入一定量的和合成甲醇,经相同反应时间测得的转化率与反应温度的变化关系如图所示。
①温度为时,的转化率升高,可能原因是 。
②温度为时,的转化率降低,可能原因是 。
(4)已知拆开1molH-H键、1molN-H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是 。
12.(21-22高二上·天津津南·期中)利用甲烷还原SO2可以减轻环境污染,实现硫的回收。
已知:①甲烷的燃烧热为890kJ•mol﹣1;
②S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=﹣216kJ•mol﹣1
③H2O(1)=H2O(g)△H=+44kJ•mol﹣1
(1)CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g) △H= 。
(2)某温度下,向容积为2L的密闭容器中充入1.0molCH4和2.0molSO2,发生反应CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g),CH4、CO2、SO2的物质的量随反应时间的变化情况如图所示。
①反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(H2O)= ;该温度下,该反应的平衡常数K= 。
②5min时,改变的外界条件可能是 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.加入催化剂 D.充入CH4(g)
③a、b点的逆反应速率:V逆(a) (填“大于”、“小于”或“等于”)V逆(b),原因是 。
(3)一定温度下,向某密容器中充入一定量的CH4和SO2发生反应CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g)。
①若该容器容积恒定,则下列物理量不再改变时,一定能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.m(S) B. C.CH4和CO2的浓度之和 D.容器中气体的密度
②该温度下,欲提高SO2的平衡转化率,可采取的措施有 (任答两条,下同);欲缩短反应达到平衡所需的时间,可采取的措施有 。
13.(21-22高二上·天津滨海新·期中)回答下列问题:
(1)在2 L密闭容器中,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH<0体系中,各成分浓度随时间的变化如图所示。
①用O2表示0~2 s内该反应的平均速率v = 。
②能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内物质的密度保持不变
③能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂
④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时改变的条件可能是 。
(2)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)⇌X(g);ΔH=-d kJ·mol-1(d>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验
甲
乙
丙
初始投料
2 molA2、1 molBC
1 molX
4 molA2、2 molBC
平衡时n(X)
0.5 mol
n2
n3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
体系的压强
P1
P2
P3
反应物的转化率
α1
α2
α3
①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则该时间段内A2的平均反应速率v(A2)= 。
②该温度下此反应的平衡常数K的值为 。
③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 (填序号)。
A.α1+α2=1 B.Q1+Q2=d C.α3 <α1
D.P3<2P1=2P2 E.n2<n3<1.0mol F.Q3=2Q1
14.(22-23高二上·天津和平·期中)Ⅰ、水在和时电离平衡曲线如图。
(1)已知在时,将的溶液与的溶液均升温至,两溶液变化分别为_______(填字母)。
A.增加、减小 B.增加、增加 C.减小、不变 D.不变、减小
(2)在曲线B所对应的温度下,将的溶液与的溶液混合,若所得混合溶液的,则溶液与溶液的体积比为 。
Ⅱ.通过下列反应制备甲醇:。在一容积可变的密闭容器中充入和,的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如下图所示。
(3)比较A、B两点压强大小: (填“>”、“<”或“=”)
(4)若达到化学平衡状态A时,容器的体积为。如果反应开始时仍充入和,则在平衡状态B时容器的体积为 L。
15.(23-24高二上·天津·期中)碳排放是2020年世界重点议题,回答下列问题。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ·mo1-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mo1-1;
HCOOH(1)=CO(g)+H2O(g) ΔH3=+72.6kJ·mo1-1;
较高温度下,CO2(g)+H2(g)=HCOOH(1)正反应不能自发进行的原因 。
(2)已知CO分子中化学键为C≡O。相关的化学键键能数据如下:
化学键
H-O
C≡O
C=O
H-H
E/(kJ/mol)
463
1075
803
436
则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= kJ·mo1-1。
(3)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)正反应的平衡常数K正和逆反应的平衡常数K逆随温度变化曲线如图。
①表示K正曲线的是 (填“I”或“II”)。
②T1时,向体积为10L的固定容积的容器中充入2molCO2、2molH2,CO2的平衡转化率为 。
③T2时,A点v正 (填“>”“=”或“<”)v逆。
16.(22-23高二上·天津河北·期中)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:N2+3H22NH3△H<0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图1示:8min内分钟NH3的平均生成速率为 mol•L-1•min-1。
(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中。
①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是 (填序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l∶3∶2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.3v正(H2)=2v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比 。(填“变大”“变小”或“不变”)。
③达到平衡后,改变某一条件使反应速率发生了如图2所示的变化,改变的条件可能是 。
a.升高温度,同时加压 b.降低温度,同时减压
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度 d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度
(3)现代社会的一切都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随算能量变化。“长征八号”火箭已于2018年首飞,其液态燃料为偏二甲基肼(C2H8N2)。25℃、101kPa时,3g偏二甲基肼完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为100kJ。则偏二甲基肼燃烧热的热化学方程式为 。
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。氨气能将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ•mol-1
则NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为: 。若标准状况下NO与NO2混合气体40.32L被足量氨水完全吸收,产生标准状况下氮气42.56L。该混合气体中NO与NO2的体积之比为 。
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题型03 化学反应速率与化学平衡图像分析
1.(23-24高二上·天津滨海·期中)对于反应CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O ,在不同条件的影响下,水蒸气含量随反应时间变化的趋势如下图:
下列判断正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】先拐先平条件高,.升高温度,水蒸气含量降低,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,.答案选B。
2.(22-23高二上·天津滨海·期中)在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,测得10min时X的物质的量n(X)如图所示。下列说法正确的是
A.当X和Y的浓度之比为时,反应达到平衡
B.由和对应的图像可知,该可逆反应的正反应为吸热反应
C.b点一定满足:
D.再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,再次平衡时,Y的转化率增大
【答案】D
【解析】A.在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,X和Y的浓度之比一直为,无法判断反应达到平衡,A错误;
B.由、和对应的图象可知,时X的物质的量大于时X的物质的量而时X的物质的量小于时X的物质的量,说明到平衡发生了移动即温度升高平衡向逆反应方向移动,故该可逆反应的正反应为放热反应,B错误;
C.不能确定b点是否为平衡状态,所以b点不一定满足:,C错误;
D.在恒温恒容条件下,再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,相当于加压,平衡向气体体积分数减小的方向移动即向正反应方向移动,再次平衡时,Y的转化率增大,D正确;
故选D。
3.(22-23高二上·天津·期中)有一化学平衡mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),图中表示A的转化率α(A)与压强、温度的关系。由此得出的正确结论是
A.正反应是吸热反应,m+n>p+q B.正反应是吸热反应,m+n<p+q
C.正反应是放热反应,m+n>p+q D.正反应是放热反应,m+n<p+q
【答案】A
【分析】由图可知,升高温度转化率增大,增大压强转化率增大,则该反应为吸热、且气体体积减小的反应,以此来解答。
【解析】由图可知,相同温度下,压强越大,A的转化率越大,可知正反应为气体体积减小的反应,则m+n>p+q;相同压强时,温度越高,A的转化率越大,可知正反应为吸热反应,△H>0,故选:A。
4.(22-23高二上·天津北辰·期中)对于可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g) △H<0,下列各图中正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.升高温度化学反应速率加快,达到平衡的时间短,该反应的正反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,ω(C)减小,A项正确;
B.根据反应前后的化学计量数的大小可以看出,增大压强平衡向正反应方向移动,正逆反应速率都增大,且v(正)>v(逆),B项错误;
C.催化剂同等程度地改变正逆反应速率,平衡不发生移动,平衡时c(C)不变,C项错误;
D.该反应的正反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,A的转化率降低,根据反应前后的化学计量数的大小可以看出,增大压强平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,温度的曲线不正确,D项错误;
答案选A。
5.(21-22高二上·天津西青·期中)碳酸二甲酸(CH3OCOOCH3,简称DMC)是一种应用前景广泛的材料。在密闭容器中按投料直接合成DMC,反应原理为:。一定条件下,平衡时CO2的转化率如图所示。下列说法中不正确的是
A.该反应的正反应为放热反应
B.X点对应的平衡常数为0.5
C.压强:
D.X、Y、Z三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X
【答案】B
【解析】A.由图可知,压强一定时,升高温度,二氧化碳的平衡转化率减小,说明平衡向正反应方向移动,该反应为放热反应,故A正确;
B.反应物的起始量和密闭容器的容积未知,无法计算X点中各物质平衡时的浓度和对应的平衡常数,故B错误;
C.该反应是气体体积减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡向正反应方向移动,氧化碳的平衡转化率增大,由图可知,Y点二氧化碳的平衡转化率大于X点,则压强的大小为,故C正确;
D.压强一定时,温度越高,反应速率越快,由图可知,压强相同的Z点温度高于Y点,则Z点的初始反应速率大于Y点;温度一定时,压强越大,反应速率越快,由图可知,相同相同的Y点压强大于X点,则Y点的初始反应速率大于X点,所以X、Y、Z三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X,故D正确;
故选B。
6.(23-24高二上·天津和平·期中)当今世界,多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。已知二氧化碳催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) △H<0,设m为起始时的投料比,即m=,图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各组分的物质的量分数与温度的关系。下列说法错误的是
A.该反应压强平衡常数表达式为Kp=
B.图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为T3>T2>T1
C.图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为m1>m2>m3
D.曲线d代表的物质为二氧化碳
【答案】D
【解析】A.根据化学平衡常数的含义可知该反应压强平衡常数表达式为Kp=,选项A正确;
B.该反应△H<0,投料比和压强相同时,温度升高,化学平衡向吸热的逆向移动,导致CO2的转化率减小,故T3>T2>T1,选项B正确;
C.温度相同时,投料比越大,CO2的转化率越大,故m1>m2>m3,选项C正确;
D.恒压条件下,且m=3时,温度升高化学平衡逆向移动,导致CO2和H2的物质的量增大,C2H5OH和H2O的物质的量减小,且C2H5OH的量小于H2O,故d表示乙醇,选项D错误;
答案选D。
7.(22-23高二上·天津南开·期中)利用工业废气中的CO2制备甲醇。该过程发生的主要反应如下:
反应I: CO2(g)+ 3H2(g)= CH3OH(g)+ H2O(g) △H1= - 49.4 kJ·mol-1
反应II: CO2(g)+ H2(g)= CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1 kJ·mol-1
反应III: CO(g)+ 2H2(g)= CH3OH(g) △H3= -90.5 kJ·mol-1
恒压条件下,将n(CO2):n(H2)为1 :3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,在出口处测得CO2转化率、CH3OH产率[× 100%与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是
A.反应I的平衡常数可表示为K=
B.反应3CO(g)+ 2H2O(g)= 2CO2(g)+ CH3OH(g)的△H= +172.7 kJ·mol-1
C.240℃时,CH3OH产率最大,说明反应I、反应III已达到平衡状态
D.提高CO2转化为CH3OH的转化率,可以研发在低温区高效的催化剂
【答案】D
【解析】A.反应I的平衡常数可表示为K=,A错误;
B.由盖斯定律可知该反应=I-3II,则△H=(- 49.4)-3×41.1=-172.7 kJ·mol-1,B错误;
C.反应III 所需要的CO是反应II生成的,此时CH3OH产率最大,之后二氧化碳转化率升高,反应II正向移动,反应III没有达到平衡,C错误;
D.由题中的信息可知反应I和反应III的产物有甲醇,且这两个反应都是放热反应,低温有利于反应正向进行,故提高CO2转化为CH3OH的转化率,可以研发在低温区高效的催化剂,D正确;
故选D。
8.(22-23高二上·天津南开·期中)在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的 H2S气体,平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.反应2H2S(g) S2(g)+2H2(g)在温度 T1时的平衡常数大于温度为 T2时的平衡常数
B.X点和 Y点的压强之比为15:16
C.T1时,若起始时向容器中充入5mol H2S气体,则平衡时 H2S的转化率小于50%
D.T2时,向Y点容器中再充入与mol H2S和与mol H2,重新平衡前 v(正)<v(逆)
【答案】C
【解析】A.在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体,可逆反应为2H2S(g)S2(g)+2H2(g),随着温度升高,平衡时反应物的物质的量降低,平衡正向移动,反应吸热。反应2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的△H>0,A错误;
B.根据理想气体方程PV=nRT(R为常数)可知,在同体积环境下,压强之比与温度和物质的量均有关,温度未知,X点和Y点的压强之比是未知,B错误;
C.T1时,硫化氢和氢气的平衡时物质的量相同,即反应转化的硫化氢和剩余的硫化氢的量相同,转化率为50%;可以计算出初始H2S为4mol,若起始时向容器中充入5molH2S, 相当于增大压强,平衡逆向移动,H2S的转化率小于50%,C正确;
D.T2时,向Y点容器中再充入molH2S和molH2,但是之前加入的物质的量未知,无法根据Qc判断正逆方向速率大小,D错误;
故选C。
9.(22-23高二上·天津·期中)以 CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的反应如下:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
反应Ⅲ: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3
在 5MPa 下,按照 n(CO2):n(H2)=1:3 投料,平衡时,CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及 CO2的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是
A.反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能
B.曲线 n 代表 CH3OH 在含碳产物中物质的量分数
C.该条件下温度越低,越有利于工业生产 CH3OH
D.图示 270℃时,平衡体系中CO2的体积分数为 20%
【答案】D
【解析】A.根据盖斯定律I-Ⅱ可得反应ⅢCO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH3=-49kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1;ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,故反应Ⅲ中反应物的总键能小于生成物的总键能,A错误;
B.根据反应Ⅰ和Ⅲ可知,其反应的产物都有CH3OH生成,且ΔH1和ΔH3都小于零,也就是说,温度升高,它们的平衡都会逆向移动,从而使CH3OH的产量变少,则甲醇在含碳产物的物质的量分数减小,故符合这个规律的是曲线m,B错误;
C.由图可知,温度在150℃时有利于反应Ⅰ进行,CH3OH的含量高,有利于工业生产CH3OH,但并不是温度越低越好,因为反应需要一定温度才能发生,C错误;
D.根据题意设起始量n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,平衡时反应I生成CH3OH物质的量为 xmol,反应Ⅱ中生成CO 的物质的量也为xmol,可得:
270℃时CO2的转化率为25%,则2x=1mol,解得x=0.125mol,则反应后总的物质的量1+3-6x+4x=(4-2x)=3.75mol,则平衡体系中CO2的体积分数为,D正确;
答案选D。
10.(23-24高二上·天津和平·期中)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致: 已知该反应在2404℃时,平衡常数。
(1)某温度下,向的密闭容器中充入和各,5分钟后的物质的量为,则的反应速率为 。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志是___________。
A.消耗同时生成 B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变 D.
(3)将、的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是 。
A. B. C.
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的和,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)该温度下,某时刻测得容器内、、NO的浓度分别为、和,此时反应 (填“处于化学平衡状态“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
(6)
根据上图中的能量变化数据,计算反应的 。
【答案】(1)
(2)AD
(3)AC
(4)不变
(5)向正反应方向进行
(6)
【解析】(1)
(2)A.消耗表示正反应速率,同时生成表示逆反应速率,体现,能说明该反应达到平衡状态,A项符合;
B.,该反应只有气体参加反应和生成,气体质量不变,恒容体积不变,混合气体密度是不变的物理量,混合气体密度不变不能说明该反应达到平衡状态,B项不符合;
C.,该反应反应前后气体物质的量不变,气体质量不变,该反应混合气体平均相对分子质量是不变的物理量,混合气体平均相对分子质量不变不能说明该反应达到平衡状态,C项不符合;
D.用不同物质表示的化学反应速率,速率之比等于化学反应计量系数之比,即,则, 能说明该反应达到平衡状态,D项符合;
答案选AD。
(3)A.说明该正反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应反向移动,K增大,A项正确;
B.催化剂不影响平衡,所以有催化剂和无催化剂平衡时浓度应相等,B项错误;
C.温度升高,化学反应速率增大,达到平衡状态所需时间短,平衡向吸热反应方向移动,对于该反应平衡正向移动,N2转化率增大,C项正确;
答案选AC。
(4)该反应中,气体的化学计量系数之和反应前后相等,温度相同条件下,增大压强化学平衡不移动,平衡时充入一定量NO,相当于增大压强,新平衡与原平衡状态相同,NO的体积分数与原平衡状态相比不变。
(5)某时刻<,反应向正反应方向进行。
(6)从图中能量变化可计算反应热,则。
11.(23-24高二上·天津·期中)回答下列问题。
(1)已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,则稳定性:金刚石 石墨。(填“>”“<”下同)
(2)甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
在催化剂的作用下,200~300℃时,可用CO2和H2合成CH3OH,该反应一般认为可通过如下两个步骤来实现:
①
②
合成甲醇的热化学方程式为 ;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。
(3)向恒容密闭容器中加入适量催化剂,并充入一定量的和合成甲醇,经相同反应时间测得的转化率与反应温度的变化关系如图所示。
①温度为时,的转化率升高,可能原因是 。
②温度为时,的转化率降低,可能原因是 。
(4)已知拆开1molH-H键、1molN-H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是 。
【答案】(1)<
(2)= C
(3)反应未达平衡,由到温度升高,反应速率加快,的转化率升高 反应已达平衡,该可逆反应正反应放热,由到温度升高,化学平衡逆向移动,的转化率降低
(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
【解析】(1)焓变为正,为吸热反应,可知石墨能量低,则稳定性:金刚石<石墨,故答案为:<;
(2)根据盖斯定律,合成甲醇的热化学方程=反应①+反应②,即,而;间接法制备甲醇的反应①吸热,反应②放热,总体放热,反应①活化能较大,C符合题意;
(3)①温度升高反应速率变快所以原因为:反应未达平衡,由T1到T2温度升高,反应速率加快,CO2的转化率升高;
②反应在T2时达到平衡,且反应为放热反应所以反应已达平衡,该可逆反应正反应放热,由T2到T3温度升高,化学平衡逆向移动,CO2的转化率降低;
(4)在反应中,断裂3mol H-H键,1mol键共吸收的能量为:3×436kJ+946kJ=2254kJ,生成2mol NH3 ,共形成6mol N-H键,放出的能量为:6×391kJ=2346kJ,吸收的热量少,放出的热量多,该反应为放热反应,放出的热量为:2346kJ-2254kJ=92kJ,故答案为:。
12.(21-22高二上·天津津南·期中)利用甲烷还原SO2可以减轻环境污染,实现硫的回收。
已知:①甲烷的燃烧热为890kJ•mol﹣1;
②S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=﹣216kJ•mol﹣1
③H2O(1)=H2O(g)△H=+44kJ•mol﹣1
(1)CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g) △H= 。
(2)某温度下,向容积为2L的密闭容器中充入1.0molCH4和2.0molSO2,发生反应CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g),CH4、CO2、SO2的物质的量随反应时间的变化情况如图所示。
①反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(H2O)= ;该温度下,该反应的平衡常数K= 。
②5min时,改变的外界条件可能是 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.加入催化剂 D.充入CH4(g)
③a、b点的逆反应速率:V逆(a) (填“大于”、“小于”或“等于”)V逆(b),原因是 。
(3)一定温度下,向某密容器中充入一定量的CH4和SO2发生反应CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g)。
①若该容器容积恒定,则下列物理量不再改变时,一定能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.m(S) B. C.CH4和CO2的浓度之和 D.容器中气体的密度
②该温度下,欲提高SO2的平衡转化率,可采取的措施有 (任答两条,下同);欲缩短反应达到平衡所需的时间,可采取的措施有 。
【答案】(1)-370kJ/mol
(2) AC 小于 b点反应达到平衡状态,此时生成物浓度大于a点生成物浓度,浓度越大反应越快
(3)AD 甲烷的浓度、移走生成物二氧化碳 选择合适的催化剂、升高温度
【解析】(1)已知:①燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;甲烷的燃烧热为890kJ•mol﹣1,则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=﹣890kJ•mol﹣1;
②S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=﹣216kJ•mol﹣1
③H2O(1)=H2O(g) △H=+44kJ•mol﹣1
由盖斯定律可知:①-2×②+2×③得反应CH4(g)+2SO2(g) 2S(s)+CO2(g)+2H2O(g),其焓变△H=(﹣890kJ•mol﹣1)-2(﹣216kJ•mol﹣1)+2(+44kJ•mol﹣1)=-370kJ•mol﹣1;
(2)①根据方程式可知,v(H2O)= v(SO2)= ;
则该温度下,该反应的平衡常数K=;
②由图可知,5min时,各物质的量没有瞬间改变,但是后续反应速率加快,升高温度、加入催化剂都会加快反应速率,故改变的外界条件可能是AC;
③a点反应正向进行,生成物浓度不断变大,b点反应达到平衡状态,此时生成物浓度大于a点生成物浓度,浓度越大反应越快,则V逆(a)<V逆(b),原因是b点反应达到平衡状态,此时生成物浓度大于a点生成物浓度,浓度越大反应越快;
(3)①A.m(S)不变说明平衡不再移动,反应达到平衡状态,A正确;
B.不确定两者的投料比,不确定 不变时反应是否达到平衡,B错误;
C.反应中CH4和CO2的系数比相等,反应甲烷的量等于生成二氧化碳的量,两者浓度之和是个定值,不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.容器体积不变,气体质量随反应进行发生改变,则混合气体的密度不变,说明反应已达平衡;D正确;
故选AD。
②该温度下,欲提高SO2的平衡转化率,可采取的措施有增加甲烷的浓度、移走生成物二氧化碳等;欲缩短反应达到平衡所需的时间,可采取的措施有选择合适的催化剂、升高温度等。
13.(21-22高二上·天津滨海新·期中)回答下列问题:
(1)在2 L密闭容器中,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH<0体系中,各成分浓度随时间的变化如图所示。
①用O2表示0~2 s内该反应的平均速率v = 。
②能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内物质的密度保持不变
③能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂
④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时改变的条件可能是 。
(2)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)⇌X(g);ΔH=-d kJ·mol-1(d>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验
甲
乙
丙
初始投料
2 molA2、1 molBC
1 molX
4 molA2、2 molBC
平衡时n(X)
0.5 mol
n2
n3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
体系的压强
P1
P2
P3
反应物的转化率
α1
α2
α3
①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则该时间段内A2的平均反应速率v(A2)= 。
②该温度下此反应的平衡常数K的值为 。
③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 (填序号)。
A.α1+α2=1 B.Q1+Q2=d C.α3 <α1
D.P3<2P1=2P2 E.n2<n3<1.0mol F.Q3=2Q1
【答案】(1)0.0015mol/(L·s) bc c 升高温度
(2) mol/(L·min) 4 ABD
【解析】(1)①根据反应方程式2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),浓度降低的为反应物,浓度升高的为生成物,故a表示NO2的变化的曲线;b表示NO的变化的曲线;c表示O2的变化的曲线;所以用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v(O2)==00.0015mol/(L·s);
②a.若反应达到平衡,则v(NO2)正=2v(O2)逆;现在速率的正、逆未指明,因此不能判断反应是否达到平衡,选项a错误;
b.由于该反应是反应前后气体体积不等的反应,所以若容器内压强保持不变,则反应达到平衡,选项b正确;
c.v逆(NO)=2v正(O2),则NO、O2的浓度不变,反应达到平衡,选项c正确;
d.因为反应是在体积固定的容器内进行的,无论反应是否发生,也无论反应是否达到平衡,容器内气体的密度都不变,因此不能作为判断平衡的标志,选项d错误;
答案选bc;
③a.及时分离出NO2气体,由于平衡正向移动,都是正反应速率减小,选项a错误;
b.适当升高温度,正反应速率增大,但是由于该反应的正反应是放热反应,所以升高温度,平衡逆向移动,与题意不符合,选项b错误;
c.增大O2的浓度,正反应速率加快,平衡正向移动,选项c正确;
d.选择高效催化剂,正反应速率加快,都是平衡不发生移动,选项d错误;
答案选c;
④a时逆反应速率大于正反应速率,说明平衡应向逆反应方向移动,且正逆反应速率都增大,该反应的正反应放热,应为升高温度的结果;
(2)①根据反应2A2(g)+BC(g)⇌X(g),平衡时X为0.5mol,则A2消耗了1mol,则该时间段内A2的平均反应速率v(A2)== mol/(L·min);
②根据三段式有:
该温度下此反应的平衡常数K的值为=4;
③A.乙进行极值转化以后与甲充入量一致,故甲和乙两平衡完全相同,甲从正向建立平衡,乙从逆向建立平衡, 故α1+α2=1 ,选项A正确;
B.2molA2、1mol BC完全反应生成1molX时放出热量为dkJ,甲和乙两平衡完全相同,甲从正向建立平衡,乙从逆向建立平衡,故Q1+Q2=d,选项B正确;
C.丙的加入量为甲的2倍,相当于对甲平衡加压,加压,平衡正向移动,反应物转化率变大,α3>α1,选项C错误;
D.甲和乙两平衡完全相同,P1 = P2,丙的加入量为甲的2倍,相当于对甲平衡加压,如平衡不移动,P3 = 2P1,加压,平衡正向移动,气体分子树变小,P3 < 2P1,故P3 < 2P1 = 2P2,选项D正确;
E.乙中逆向建立平衡,n2 < 1.0mol,丙的加入量为甲的2倍,相当于对甲平衡加压,如平衡不移动,丙中X平衡量为甲的2倍即1mol,加压,平衡正向移动,X增多,n2<1.0mol < n3,选项E错误;
F.丙的加入量为甲的2倍,相当于对甲平衡加压,如平衡不移动,Q3 = 2Q1,加压,平衡正向移动,放出热量增加,Q3 > 2Q1,选项F错误;
答案选ABD。
14.(22-23高二上·天津和平·期中)Ⅰ、水在和时电离平衡曲线如图。
(1)已知在时,将的溶液与的溶液均升温至,两溶液变化分别为_______(填字母)。
A.增加、减小 B.增加、增加 C.减小、不变 D.不变、减小
(2)在曲线B所对应的温度下,将的溶液与的溶液混合,若所得混合溶液的,则溶液与溶液的体积比为 。
Ⅱ.通过下列反应制备甲醇:。在一容积可变的密闭容器中充入和,的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如下图所示。
(3)比较A、B两点压强大小: (填“>”、“<”或“=”)
(4)若达到化学平衡状态A时,容器的体积为。如果反应开始时仍充入和,则在平衡状态B时容器的体积为 L。
【答案】(1)C
(2)1:10
(3)<
(4)4
【分析】(1) 已知在25℃时,将pH=12的NaOH溶液与pH=2的H2SO4溶液均升温至35℃,水的离子积常数增大,水的电离程度增大,NaOH溶液中c(OH−)几乎不变,NaOH溶液中,c(H+)增大,pH减小;酸中硫酸完全电离,水的电离程度增大,溶液中c(H+)增大;
(2)在曲线B所对应的温度下,c(OH−)=c(H+)=10−6mol/L,Kw=10−12,该温度下,pH=9的NaOH溶液中,pH=4的硫酸溶液中c(H+)=10−4mol/L,混合溶液的pH=6,溶液呈中性,酸中n(H+)等于碱中n(OH−);
(3)根据压强对化学平衡的影响分析;
(4)计算A处的K,温度不变,K不变,B的K与A相同,据此分析解答。
【解析】(1)已知在25℃时,将pH=12的NaOH溶液与pH=2的H2SO4溶液均升温至35℃,水的离子积常数增大,水的电离程度增大,NaOH溶液中c(OH−)几乎不变,NaOH溶液中增大,溶液的pH减小,酸中硫酸完全电离,水电离程度增大,溶液中c(H+)增大,但水的电离相对于硫酸电离及其微弱,可以忽略不计,所以溶液的pH值可视为不变,所以C正确;
故答案为C;
(2)在曲线B所对应的温度下,c(OH−)=c(H+)=10−6mol/L,Kw=10−12,该温度下,pH=9的NaOH溶液中,pH=4的硫酸溶液中c(H+)=10−4mol/L,混合溶液的pH=6,溶液呈中性,酸中n(H+)等于碱中n(OH−),NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比等于二者的物质的量浓度的反比,为10−4mol/L:10−3mol/L=1:10,故答案为1:10;
(3)A、B温度相同,该反应为气体体积减小的反应,增大压强有利于CO的转化,故压强大的CO的转化率达,B点CO转化率较大,故P(A)<P(B);故答案为<;
(4)若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20L,CO转化率为50%,则转化的CO为10mol×50%=5mol,则:;平衡常数,如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2,在平衡状态B时CO转化率为80%,则转化的CO为10mol×80%=8mol,则:;设体积为VL,则,解得V=4;故答案为4。
【点睛】本题考查了化学平衡,涉及化学平衡的计算、影响化学平衡的因素、化学平衡状态的判断等,题目难度中等,注意温度不变,化学平衡常数不变对题目解答的应用。
15.(23-24高二上·天津·期中)碳排放是2020年世界重点议题,回答下列问题。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ·mo1-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mo1-1;
HCOOH(1)=CO(g)+H2O(g) ΔH3=+72.6kJ·mo1-1;
较高温度下,CO2(g)+H2(g)=HCOOH(1)正反应不能自发进行的原因 。
(2)已知CO分子中化学键为C≡O。相关的化学键键能数据如下:
化学键
H-O
C≡O
C=O
H-H
E/(kJ/mol)
463
1075
803
436
则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= kJ·mo1-1。
(3)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)正反应的平衡常数K正和逆反应的平衡常数K逆随温度变化曲线如图。
①表示K正曲线的是 (填“I”或“II”)。
②T1时,向体积为10L的固定容积的容器中充入2molCO2、2molH2,CO2的平衡转化率为 。
③T2时,A点v正 (填“>”“=”或“<”)v逆。
【答案】(1)高温时,反应不自发
(2)-41
(3)I 50% >
【解析】(1)令2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ·mo1-1①,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mo1-1②,HCOOH(1)=CO(g)+H2O(g) ΔH3=+72.6kJ·mo1-1③,利用盖斯定律,将反应(②-①-③×2)×得,CO2(g)+H2(g)═HCOOH(l) △H=×(-483.6kJ/mol+566.0kJ/mol-72.6kJ/mol×2)=-31.4kJ/mol,该反应的△H<0、△S<0,在较高温度下,其△H-T△S>0,正反应不能自发进行;
(2)根据反应热△H等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,根据表中数据可知,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=1075 kJ•mol-1+2×463 kJ•mol-1-2×803 kJ•mol-1-436 kJ•mol-1=-41kJ•mol-1;
(3)①由前一小问可知反应CO2(g)+H2(g)=CO2(g)+H2O(g) △H>0,则升高温度,平衡正向移动,正反应的平衡常数K正增大,逆反应的平衡常数K逆减小,则曲线I表示K正随温度改变的曲线;
②由图像可知,T1时,K正=K逆=1,则向体积为10L的固定容积的容器中充入2 mol CO2、2 mol H2,根据三段式分析可知:
则有K===1,解得x=0.1mol/L,故CO2的平衡转化率为×100%=50%;
③由①分析可知,曲线I代表K正随温度改变的曲线,曲线II代表K逆随温度改变的曲线,由图示信息可知,T2时,平衡右移,A点v正>v逆。
16.(22-23高二上·天津河北·期中)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:N2+3H22NH3△H<0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图1示:8min内分钟NH3的平均生成速率为 mol•L-1•min-1。
(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中。
①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是 (填序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l∶3∶2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.3v正(H2)=2v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比 。(填“变大”“变小”或“不变”)。
③达到平衡后,改变某一条件使反应速率发生了如图2所示的变化,改变的条件可能是 。
a.升高温度,同时加压 b.降低温度,同时减压
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度 d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度
(3)现代社会的一切都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随算能量变化。“长征八号”火箭已于2018年首飞,其液态燃料为偏二甲基肼(C2H8N2)。25℃、101kPa时,3g偏二甲基肼完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为100kJ。则偏二甲基肼燃烧热的热化学方程式为 。
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。氨气能将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ•mol-1
则NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为: 。若标准状况下NO与NO2混合气体40.32L被足量氨水完全吸收,产生标准状况下氮气42.56L。该混合气体中NO与NO2的体积之比为 。
【答案】(1)
(2)bde 变大 c
(3)
(4)
【解析】(1)根据题意,8min内压强从mPa变为0.8mPa,则
恒容密闭容器中,反应前后压强之比等于物质的量之比,即,解得,则8min内分钟NH3的平均生成速率为,故填;
(2)①平衡时,正逆反应速率相等,体系中各物质浓度保持不变,即变量不变;
a.平衡时,各物质浓度不一定成比例,容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l∶3∶2时,不能判断反应达到平衡,故a不选;
b.化学反应速率之比等于计量数之比,且平衡时,正逆反应速率相等,当3v正(N2)=v逆(H2)时,反应达到平衡,故b选;
c.3v正(H2)=2v逆(NH3)时,反应不一定达到平衡,故c不选;
d.该反应在容积可变的密闭容器中进行,根据质量守恒,混合气体质量不变,根据,ρ为变量,所以当密度不变时,反应达平衡,故d选;
e.该反应为分子数减少的反应,混合气体的物质的量为变量,根据质量守恒,混合气体质量不变,根据,M为变量,当平均摩尔质量不变时,反应达平衡,故e选;
故填bde;
②此反应在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中进行,相当于恒压状态,该反应为分子数减少的反应,恒压下有利于NH3的生成,所以该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比,氨气的体积分数变大,故填变大;
③如图2所示,改变条件后,逆反应速率减小,正反应速率增大,且,平衡正向进行;
a.升高温度,正逆反应速率均增大,故a不符合;
b.降低温度,同时减压,正逆反应速率均减小,与题不符,故b不符合;
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度,正反应速率增大,因体积增加,生成物浓度降低,逆反应速率瞬间下降,因反应生成物浓度增大,逆反应速率逐渐增大,故c符合;
d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度,正逆反应速率均减小,故d不符合;
故填c;
(3)3g偏二甲基肼完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为100kJ,则1mol偏二甲基肼燃烧完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为,则偏二甲基肼燃烧热的热化学方程式为,故填;
(4)已知,反应①;
反应②;
由(反应①×6+反应②×7)÷5可得,;根据题意,标准状况下NO与NO2混合气体40.32L,物质的量为,被足量氨水完全吸收,产生标准状况下氮气42.56L,即产生的氮气为,根据N原子s守恒,参与反应的氨气的物质的量为×2-=,根据氧化还原反应电子得失守恒,则有:,即,解得,则,该混合气体中NO与NO2的体积之比为,故填;。
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