内容正文:
题型04 化学反应速率及平衡图像问题的分析
1.(22-23高一下·云南昆明官渡区第三中学·期中)一定温度下,在2L密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法正确的是
A.a点时,v(A)=v(B)
B.5min时,反应停止
C.反应的化学方程式为3A(g)⇌2B(g)+C(g)
D.反应开始到5min,v(C)=0.04mol/(L·min)
2.(23-24高一下·云南开远第一中学校·期中)在密闭容器、800℃时的反应:体系中,随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
各物质的物质的量浓度随时间的变化关系如下图:
下列说法正确的是
A.如图中A点处,v(正)等于v(逆)
B.图中表示NO2的变化的曲线是a
C.及时分离出NO2气体能使该反应的反应速率增大
D.用O2表示从内该反应的平均速率
3.(23-24高一下·云南昆明官渡区第一中学·期中)一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是
A.该反应的化学方程式为
B.反应进行到1s时,
C.反应进行到6s时,B的平均反应速率为0.05mol/(L·s)
D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等
4.(23-24高一下·云南下关第一中学·期中)在一定条件下,某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是
A.时刻,反应逆向进行
B.时刻,逆反应速率大于正反应速率
C.时刻,反应物在该条件下转化率不是最大
D.时刻,正反应速率等于逆反应速率且等于零
5.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)是放热反应,反应过程中生成的气体体积(已折算成标准状况)随反应时间变化的情况如图所示,下列说法正确的是
A.若将块状改成粉末状,不能增大反应速率
B.在0~、~、~各相同的时间段里收集到气体最多的是~
C.~时间段主要是因为温度升高使反应速率加快
D.~时间段用的浓度变化表示的平均反应速率为:
6.(22-23高一下·云南下关第一中学·期中)把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率如图所示。在下列因素中,能影响此反应速率的因素是
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积
③溶液的温度 ④Cl-的浓度
A.①④ B.②③ C.①②③ D.③④
7.(23-24高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期末)如图表示在某温度下经时间t反应后,物质x、y、z、w的物质的量的变化情况,则所发生反应的化学方程式是
A.4x+2yz+w B.6x+5y4z+w
C.3w+z4x+2y D.2x+y2z+2w
8.(21-22高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)下图表示可逆反应:的化学反应速率与时间的关系曲线,下列叙述正确的是
A.时,反应逆向进行 B.时,一定为
C.时,在该条件下转化率达到最大 D.,反应停止
9.(23-24高一下·云南泸西县第一中学·期中)如图是关于反应A2(g)+3B2(g)⇌2C(g) ΔH<0的平衡移动图像,影响平衡移动的原因可能是
A.升高温度,同时增大压强
B.降低温度同时减小压强
C.增大B2的浓度,同时使用催化剂
D.增大A2的浓度,同时减小C的浓度
10.(22-23高一下·云南龙陵县第一中学·期末)CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的物质的量与反应时间的关系如图所示,下列结论不正确的是
A.反应开始2 min内平均反应速率最大
B.反应速率先增大后减小
C.反应在第2 min到第4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D.反应在第2 min到第4 min内生成CO2的平均反应速率为前2 min的2倍
11.(23-24高一下·云南玉溪师范学院附属中学·期中)(节选)H2、CO、CH4等都是重要的能源,也是重要的化工原料。
(2)水煤气中的CO和H2在高温下反应可生成甲烷。在体积为2L的恒容密闭容器中,充入1molCO和5molH2,一定温度下发生反应:。测得CO和H2的转化率随时间变化如图所示。
①从反应开始到6min,CO的平均反应速率 ,6min时,H2的转化率为 。
②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是 。(填字母)
a.容器中混合气体的密度保持不变
b.容器中混合气体的总压强保持不变
c.容器中CH4的体积分数保持不变
d.单位时间内每消耗1molCO,同时生成1molCH4
12.(22-23高一下·云南开远第一中学校·期中)某温度时,在恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化关系如图所示。
回答下列问题:
(1)由图中的数据分析可知,该反应的化学方程式为 。
(2)内X的平均反应速率为 。
(3)后Z的生成速率 (填“大于”“小于”或“等于”)时Z的生成速率。
(4)反应前的压强与平衡时的压强之比为 。
(5)已知该反应为吸热反应,改变其中一个条件,则生成Z的速率怎样变化?(填“增大”“减小”或“不变”)
①升高温度: 。
②加入X: 。
③增大容器容积: 。
13.(21-22高一下·云南普洱第一中学·期中)某温度时,在2 L密闭容器中充入NO与O2,反应过程中各物质的物质的量随时间的变化关系如图所示。
(1)NO与O2反应的化学方程式是 ,反应现象是 。
(2)上图中表示NO的曲线是 (填序号),在内用NO表示的平均反应速率是 。
(3)为加快该反应的速率,可采取的一种措施是 。
(4)已知该反应为放热反应,下图中能正确表示该反应中能量变化的是 (填序号)。
A. B. C.
14.(23-24高一下·云南文山砚山县第一中学·期中)(节选)根据所学知识,回答下列问题:
(2)在的恒容密闭容器中充入和,一定条件下发生反应:,测得和的物质的量变化如图所示。
①从反应开始至达到平衡,以表示的平均反应速率 .平衡时的转化率为 。
②下列措施能增大反应速率的是 (填序号)。
A.升高温度 B.降低压强 C.减小的浓度 D.加入合适的催化剂
③下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填序号)。
A.和三种物质的浓度相等
B.单位时间内消耗的同时消耗
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
15. (22-23高一下·云南蒙自第一高级中学·期中)(节选)按要求回答问题:
(3)一定温度下,在固定容积为2L的密闭容器中进行反应:aN(g)⇌bM(g)+cP(g),M、N、P的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①反应化学方程式中各物质的系数比为a︰b︰c= 。
②1min到3min这段时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 ,平衡时混合气体中M的体积分数为 (保留三位有效数字)。
③下列各项中说明上述反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.容器内的压强保持不变
C.P的浓度保持不变 D.生成1molN和同时生成0.5molM
16.(22-23高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期中)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。在某温度下,恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)从反应开始到内,用Y的浓度变化表示的平均反应速率为 ,平衡时X的转化率为 。
(3)时,正反应速率 (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
(4)若在时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X的反应速率将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.X、Y、Z三种气体的浓度之比为
B.
C.混合气体的密度不随时间变化
D.单位时间内消耗X和Z的物质的量之比为
17.(23-24高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期末)(节选)在生产和生活中,人们关注化学反应进行的快慢和程度,以提高生产效率和调控反应条件。
(2)在2L密闭容器内,500℃时,测得随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
图乙中表示的变化曲线是 (填序号)。
(3)用表示从0~2s内该反应的平均速率 。
(4)能使该反应的反应速率增大的是______(填序号)。
A.减少的通入量 B.适当升高温度
C.恒容下充入Ne D.选择更高效催化剂
(5)下列能说明该反应已达化学平衡状态的是 (填序号)。
A. B.单位时间内消耗的同时消耗
C.容器中与的物质的量之比2:1 D.容器中气体的总物质的量不变
E.容器中的体积分数不变 F.容器中气体的总质量不变
1.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中)一定条件下,将3 molA气体和1 mol B气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g)⇌ 4C(g)+ 2D(s)。2min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是
A.若混合气体的平均摩尔质量不再改变时,该反应一定达到平衡状态
B.平衡时的体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡,用D表示的化学反应速率为0.2 mol/(L·min)
2.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中)用溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果,设计如下对比实验,实验测得M的浓度与时间关系如图所示,下列说法不正确的是
实验编号
温度/℃
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
A.实验①在15min内M的降解速率为
B.若其他条件相同,实验①②说明降低温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越大,越不利于M的降解
D.该实验表明,温度、反应物浓度、pH对降解速率均有影响
3.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)某课外实验小组利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备,探究镁与不同浓度盐酸的反应速率,两组实验所用试剂和实验结果如下,下列说法错误的是
序号
镁条的质量/g
盐酸
物质的量浓度/(mol/L)
体积/mL
1
0.01
1.0
2
2
0.01
0.5
2
A.由图可知,其他条件一定时,盐酸浓度越大,产生气体的压强越大
B.0~200s化学反应速率:
C.图中曲线a表示的是1mol/L盐酸与镁反应
D.理论上两组实验产生氢气的物质的量不相等
4.(22-23高一下·云南泸西县第一中学·期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是
A.点a的正反应速率比点b的小 B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样 D.点e处反应达到平衡
5.(22-23高一下·云南玉溪第三中学·期末)将3 mol O2加入VL的反应器中,在高温下放电,经t1s 建立了平衡体系:3O22O3,此时测知O2的转化率为30%,下列图像能正确表示气体的物质的量(n)跟时间(t)的关系的是
A. B. C. D.
6.(22-23高一下·云南曲靖第一中学·期末)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H,不同条件下反应过程能量变化如图所示。一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2,下列说法中不正确的是
A.反应的△H<0
B.过程b使用了催化剂
C.断裂2molSO2+1molO2中的共价键的能量小于断裂2molSO3中的共价键的能量
D.反应一段时间后,核素18O存在于SO2、O2、SO3中,说明反应已达到化学平衡状态
7.(23-24高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量、发生反应:,该反应经历两步:①;②。图为该体系中X、Y、Z的浓度(c)随时间(t)变化的曲线。下列说法正确的是
A.曲线表示随的变化
B.时刻,的消耗速率大于生成速率
C.随着的减少,反应①、②速率均减小
D.时刻,
8.(21-22高一下·云南昆明第三中学·期中)工业上生产硫酸的主要反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(放热反应)。现在一个2 L的容积不变的密闭容器中投入2 mol SO2和1 mol O2,研究温度对SO2的平衡转化率和对催化剂催化效率(催化效率越高,化学反应速率越快)的影响,结果如图所示。下列说法正确的是
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.450 ℃时,若5 min 达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.工业合成SO3的最佳温度是250℃
D.SO3的生产速率:v(N)一定大于v(M)
9.(21-22高一下·云南昆明第一中学·期中)等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的溶液,下列各图表示的是产生的体积V与时间t的关系(其它条件相同),其中正确的是
A. B.
C. D.
10.(23-24高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)研究化学反应的快慢和限度对人类的生产、生活具有重要意义。在一定条件下,向体积恒为的密闭容器中通入和发生反应:,测得反应过程中的物质的量分数随时间的变化关系如图:
回答下列问题:
(1)点的 点的(填“>”“<”或“=”)。
(2)内,用表示的平均反应速率为 。
(3)该反应条件下,的平衡转化率约为 %(保留1位小数)。
(4)测得不同压强下(其他条件不变)上述反应达平衡状态时的物质的量分数如图所示。由图可得,影响该反应限度的一个因素是 ,为了促进更多的转化为生成物,可采取的措施是 。
11.(23-24高一下·云南开远第一中学校·期中)如图表示在一定的温度下,容积固定的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的情况。
试回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)0~t1s内气体B的平均反应速率为 。
(3)(t1+10)s时,B的物质的量分数为 (结果保留一位小数)。
(4)能判断该反应在一定温度下达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变
c.容器中气体密度不变 d.
(5)容器中(t1+10)s时的压强与起始时的压强之比为 。
12.(23-24高一下·云南泸西县第一中学·期中)工业上,常用水蒸气通过炽热的焦炭制得水煤气(主要成分为CO和),其反应的化学方程式为,请回答下列问题:
(1)上述反应的能量变化图像如图所示。下列反应的能量变化与上述反应相同的是_______。
A.碳酸钙高温分解
B.天然气的燃烧
C.氨水与稀硫酸的反应
D.氯化铵与的反应
(2)一定条件下,焦炭和水蒸气在体积一定的密闭容器中进行反应,下列有关说法正确的是_______。
A.充入He使容器压强增大,提高反应速率
B.,说明反应达到平衡状态
C.使用催化剂可以加快反应速率,平衡正向移动。
D.容器中焦炭的质量不再变化,说明反应达到平衡状态
(3)在体积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别加入相同质量的一定量炭粉和3 mol水蒸气,在不同温度下反应的过程如图所示:
①甲容器中,0~1min内的平均反应速率 。
②甲容器中, (填“<”“>”或“=”下同)。
③反应过程中,两个容器温度:甲 乙。
(4)乙容器中C点时,H2O的转化率为 。
13.(23-24高一下·云南大理白族民族中学·期中)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
Ⅰ.某同学探究外界条件对分解速率的影响。
实验序号
溶液
温度
催化剂
收集112mL所需时间(s)
浓度(mol/L)
V(mL)
1
0.4
20
室温
无
几乎无气体产生
2
0.4
20
50℃
无
296
3
0.4
20
室温
0.5g粉末
45
4
0.4
20
室温
0.5g粉末
100
5
0.2
m
室温
0.5g粉末
n
(1)实验1、2的目的是探究 对分解速率的影响,结论为 。
(2)对比实验3、4,能推测出对分解的催化效果比的好吗? (填“能”或“不能”),请说明理由: 。
(3)若实验3、5是探究浓度对分解速率的影响。m为10,则还应添加的试剂及用量为 (混合后溶液体积变化忽略不计)。推测n 45(填“>”“<”“=”)。
Ⅱ.(红棕色)和(无色)之间可发生反应:。在一定温度下,将0.08mol气体充入容积为2L的密闭容器中,容器中的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(4)1~4四个点中,的点有 (填数字)。
(5)反应进行到16min时,的转化率是 。
(6)下列不能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.不再改变
B.v正(N2O4)=v逆(N2O4)
C.N2O4 与NO2物质的量之比为1:2
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.混合气体的密度不再变化
14.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中).在一定温度下,4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图:
(1)比较时刻,正逆反应速率大小 。(填“>”“=”或“<”)
(2)若,计算反应开始至时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率 。
(3)时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为 。
(4)如果升高温度,则 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)下列叙述中,能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A.单位时间内每消耗1mol N,同时生成0.5mol M
B.气体M的体积分数不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
.某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素,有关数据如下表所示:
序号
纯锌粉/g
硫酸溶液/mL
温度/℃
硫酸铜固体/g
加入蒸馏水/mL
2.0
50.0
25
0
0
2.0
40.0
25
0
10.0
2.0
50.0
25
0.2
0
2.0
50.0
25
4.0
0
(6)①本实验待测数据可以是 ,实验和实验可以探究 对锌与稀硫酸反应速率的影响。
②实验和实验的目的是 。
(7)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验序号
体积V/mL
溶液
水
KI溶液
溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
V
40
4.0
2.0
表中 。
15.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)回答下列问题:
I.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸的其中一步重要反应是
放热反应
一定条件下,恒容密闭容器中发生该反应,各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示。
(1)反应开始至10分钟,的平均反应速率为 。
(2)图中a点,正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(3)当反应达到平衡时,的转化率为 %。
(4)下列能说明反应一定已达平衡的是_______(填标号)。
A.混合气体的密度不再变化 B.质量保持不变
C. D.、和的物质的量之比为2:1:2
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
A.提高反应时的温度,正反应的速率加快,逆反应的速率减慢
B.提高反应时的温度,可以实现的完全转化
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
D.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
II.燃料电池能有效提高能源利用率。
(6)写出甲醇空气燃料电池在碱性条件(KOH溶液)中的负极电极反应式 。
16.(22-23高一下·云南腾冲第一中学·期末)以CO2生产甲醇(CH3OH)是实现“碳中和”的重要途径。其原理是CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
(1)该反应的能量变化如图所示,该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)恒容容器中,对于上述反应,下列措施能加快反应速率的是_______。
A.升高温度 B.充入He C.加入合适的催化剂 D.降低压强
(3)在体积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,测得CO2、CH3OH的物质的量随时间变化如图。反应达到平衡状态,此时H2的转化率为 。
(4)在相同温度、容积不变的条件下,不能说明该反应已达平衡状态的是_______。
A.CO2、H2的浓度均不再变化
B.体系压强不变
C.n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1
D.H2的消耗速率与CH3OH的生成速率之比为3∶1
(5)用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图。
①则电极c是 (填“正极”或“负极”),电极d的电极反应式 。
②若线路中转移1mol电子,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
17.(22-23高一下·云南曲靖第一中学·期末)CO用途广泛,工业应用时离不开平衡思想的指导:
Ⅰ.在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.3molCO和0.3molH2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图上数据,该温度(800℃)下的反应的平衡常数K= 。
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件能使平衡常数K增大的有 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强 E.加入催化剂 F.移出一氧化碳气体
(3)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中的平衡体系中,再充入0.3mol的水蒸气,重新达到平衡后,H2O的转化率 (填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)在催化剂存在和800℃的条件下,在某容器中某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol·L-1;c(CO2)=c(H2)=0.13mol·L-1,则此时正、逆反应速率的大小:v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
Ⅱ.还原法炼铅,发生反应:PbO(s)+CO(g)⇌Pb(s)+CO2(g) ΔH,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表:
温度/℃
300
727
1227
lgK
6.17
2.87
1.24
(5)某温度下,lgK=1,在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为 (保留两位有效数字);若向容器中充入一定量的CO气体后,平衡发生移动,再次达到平衡时,CO的百分含量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
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题型04 化学反应速率及平衡图像问题的分析
1.(22-23高一下·云南昆明官渡区第三中学·期中)一定温度下,在2L密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法正确的是
A.a点时,v(A)=v(B)
B.5min时,反应停止
C.反应的化学方程式为3A(g)⇌2B(g)+C(g)
D.反应开始到5min,v(C)=0.04mol/(L·min)
【答案】C
【解析】A. 由图可知,a点时,A、B两物质计量系数不同,反应速率不相等,选项A错误;
B. 5min时,反应达平衡,是动态平衡,不是反应停止,选项B错误;
C. 反应达到平衡时,A的物质的量由0.8 mol减少为0.2 mol,变化量为0.6 mol,A为反应物,B的物质的量由0增加到0.4 mol,变化量为0.4 mol,C的物质的量由0增加到0.2 mol,变化量为0.2 mol,B、C为生成物,化学反应计量系数之比等于反应体系中物质变化量之比,∆n(A):∆n(B) :∆n(C) =0.6 mol:0.4 mol:0.2 mol=3:2:1,则反应的化学方程式为:3A(g)⇌2B(g)+C(g),选项C正确;
D. 反应开始到5min,∆n(C)= 0.2 mol,υ(C) ==0.02 mol/(L·min),选项D错误;
答案选C。
2.(23-24高一下·云南开远第一中学校·期中)在密闭容器、800℃时的反应:体系中,随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
各物质的物质的量浓度随时间的变化关系如下图:
下列说法正确的是
A.如图中A点处,v(正)等于v(逆)
B.图中表示NO2的变化的曲线是a
C.及时分离出NO2气体能使该反应的反应速率增大
D.用O2表示从内该反应的平均速率
【答案】D
【解析】A.根据图结合表中的数据可知,图中c线为NO的变化曲线,A点之后NO的物质的量浓度仍在减小,说明反应在向正反应方向进行,此时v(正)大于v(逆),A错误;
B.随着反应的进行,NO物质的量减小,NO2物质的量增大,由表格数据知,当反应达平衡状态时,参加反应的n(NO)=(0.020-0.007)mol=0.013mol,则反应生成的n(NO2)= n(NO)=0.013mol,,因此图中表示NO2的变化的曲线是b,B错误;
C.及时分离出NO2气体,反应物浓度降低,反应速率减慢,C错误;
D.时,,D正确;
故选D。
3.(23-24高一下·云南昆明官渡区第一中学·期中)一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是
A.该反应的化学方程式为
B.反应进行到1s时,
C.反应进行到6s时,B的平均反应速率为0.05mol/(L·s)
D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等
【答案】C
【解析】A.根据图知,B、C是反应物而A、D是生成物,6s内n(A)=(1.2-0)mol=1.2mol、n(B)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、n(C)=(1.0-0.2)mol=0.8mol、n(D)=(0.4-0)mol=0.4mol,相同时间内A、B、C、D的计量数之比等于其物质的量之比=1.2mol:0.6mol:0.8mol:0.4mol=6:3:4:2,该反应方程式为3B(g)+4C(g)6A(g)+2D(g),A错误;
B.同一段时间内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,由A项分析可知,A、D的系数不相等,反应进行到1s时,所以,B错误;
C.反应进行到6s时,(B)===0.05 mol•L-1•s-1,C正确;
D.由题干图示信息可知,反应进行到6s时,各物质的物质的量保持不变,即各物质的正逆反应速率相等,根据不同物质的反应速率之比等于其化学计量系数之比可知,各物质的反应速率不相等,D错误;
故答案为:C。
4.(23-24高一下·云南下关第一中学·期中)在一定条件下,某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是
A.时刻,反应逆向进行
B.时刻,逆反应速率大于正反应速率
C.时刻,反应物在该条件下转化率不是最大
D.时刻,正反应速率等于逆反应速率且等于零
【答案】C
【解析】A.时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,A错误;
B.时刻,逆反应速率小于正反应速率,B错误;
C.时刻,反应物在该条件下未达到限度,转化率不是最大,C正确;
D.是平衡状态,正反应速率等于逆反应速率,但是不等于零,D错误;
答案选C。
5.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)是放热反应,反应过程中生成的气体体积(已折算成标准状况)随反应时间变化的情况如图所示,下列说法正确的是
A.若将块状改成粉末状,不能增大反应速率
B.在0~、~、~各相同的时间段里收集到气体最多的是~
C.~时间段主要是因为温度升高使反应速率加快
D.~时间段用的浓度变化表示的平均反应速率为:
【答案】C
【解析】A.若将块状碳酸钙改成粉末状碳酸钙,碳酸钙固体的表面积增大,与盐酸的接触面积增大,反应速率加快,故A错误;
B.由图可知,~时间段里,碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳的速率最快,收集到二氧化碳气体最多,故B错误;
C.碳酸钙与盐酸反应时,盐酸的浓度减小,反应速率减小,由图可知,~时间段的反应速率大于0~时间段说明该反应是放热反应,反应放出的热量使反应温度升高,温度对反应速率大于浓度,所以~时间段主要是因为温度升高使反应速率加快,故C正确;
D.不能确定收集二氧化碳容器的体积,无法计算二氧化碳的浓度,由图可知,~时间段里,生成二氧化碳的体积为(V3—V2)×10—3L,则二氧化碳的平均反应速率为,故D错误;
故选C。
6.(22-23高一下·云南下关第一中学·期中)把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率如图所示。在下列因素中,能影响此反应速率的因素是
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积
③溶液的温度 ④Cl-的浓度
A.①④ B.②③ C.①②③ D.③④
【答案】C
【解析】图中生成氢气的反应速率先增大后减小,发生的反应为:Mg+2H+═Mg2++H2↑,
①开始盐酸的浓度较大,反应速率较快,但反应后期温度较高而反应速率逐渐变小,说明反应物的浓度减小,反应速率减小,说明浓度对反应速率有影响,故①符合题意;
②由反应可知Mg参加反应,开始接触面积大,反应速率快,但随反应的进行,接触面积减小,则反应速率减小,故②符合题意;
③开始反应时浓度最大、随着反应的进行,浓度逐渐减小,如果不考虑气其它因素,反应速率应逐渐减小,但开始阶段反应速率逐渐增大,因该反应为放热反应,放热使温度升高,则反应速率加快,说明温度对反应速率有影响,故③符合题意;
④因Cl-不参加反应,Cl-的浓度增大或减小都不影响化学反应速率,且该反应中Cl-的浓度不变,故④不符合题意;
即影响反应速率的因素为①②③,故选C。
7.(23-24高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期末)如图表示在某温度下经时间t反应后,物质x、y、z、w的物质的量的变化情况,则所发生反应的化学方程式是
A.4x+2yz+w B.6x+5y4z+w
C.3w+z4x+2y D.2x+y2z+2w
【答案】A
【解析】根据图象,参与反应的x、y、z、w的物质的量之比为4:2:1:1,且x、y为反应物,z、w为生成物,故选A。
8.(21-22高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)下图表示可逆反应:的化学反应速率与时间的关系曲线,下列叙述正确的是
A.时,反应逆向进行 B.时,一定为
C.时,在该条件下转化率达到最大 D.,反应停止
【答案】C
【解析】A.由图象可知,在t1时刻,正逆反应都发生,A项错误;
B.时刻反应达到平衡,但起始浓度未知,故无法计算A、B、C三者浓度大小关系,B项错误;
C.时刻反应达到平衡,正逆反应速率相等,反应达到限度,反应物的转化率最大,反应体系中NH3的浓度达到最大值,C项正确;
D.~,反应达到平衡状态,=≠0,反应没有停止,D项错误;
答案选C。
9.(23-24高一下·云南泸西县第一中学·期中)如图是关于反应A2(g)+3B2(g)⇌2C(g) ΔH<0的平衡移动图像,影响平衡移动的原因可能是
A.升高温度,同时增大压强
B.降低温度同时减小压强
C.增大B2的浓度,同时使用催化剂
D.增大A2的浓度,同时减小C的浓度
【答案】D
【分析】图像显示,一段时间反应达到平衡后,采取的措施使逆反应速率瞬间减慢、正反应速率瞬间加快。
【解析】A.升高温度,同时增大压强,正、逆反应速率瞬间都增大,故A错误;
B.降低温度同时减小压强,正、逆反应速率瞬间都减慢,故B错误;
C.B2为反应物,增大B2的浓度,正反应速率瞬间增大,同时使用催化剂,正、逆反应速率瞬间都增大,故C错误;
D.A2为反应物,增大A2的浓度,正反应速率瞬间增大,C为生成物,同时减小C的浓度,逆反应速率瞬间减慢,故D正确;
故答案为:D。
10.(22-23高一下·云南龙陵县第一中学·期末)CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的物质的量与反应时间的关系如图所示,下列结论不正确的是
A.反应开始2 min内平均反应速率最大
B.反应速率先增大后减小
C.反应在第2 min到第4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D.反应在第2 min到第4 min内生成CO2的平均反应速率为前2 min的2倍
【答案】A
【解析】A.在相同时间内反应产生的CO2气体的物质的量越多,反应速率就越快。根据图示可知:在2-4 min内平均反应速率最大,A错误;
B.该反应是放热反应,随着反应的进行,溶液温度升高,反应速率加快,当反应进行一段时间后,浓度减小占优势,使反应速率又逐渐减小,故反应速率先增大后减小,B正确;
C.反应在第2 min到第4 min内浓度比前2 min内小,但反应速率却比前2 min内大,说明在第2 min到第4 min内,反应放热使溶液温度升高对速率的增大的影响大于浓度减小对反应速率减小的影响,因此反应速率加快,C正确;
D.反应在第1个2 min内产生0.1 mol CO2,在第2个2 min内产生0.2 mol CO2,气体物质的量后者是前者的2倍,则说明反应在第2 min到第4 min内生成CO2的平均反应速率为前2 min的2倍,D正确;
故合理选项是A。
11.(23-24高一下·云南玉溪师范学院附属中学·期中)(节选)H2、CO、CH4等都是重要的能源,也是重要的化工原料。
(2)水煤气中的CO和H2在高温下反应可生成甲烷。在体积为2L的恒容密闭容器中,充入1molCO和5molH2,一定温度下发生反应:。测得CO和H2的转化率随时间变化如图所示。
①从反应开始到6min,CO的平均反应速率 ,6min时,H2的转化率为 。
②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是 。(填字母)
a.容器中混合气体的密度保持不变
b.容器中混合气体的总压强保持不变
c.容器中CH4的体积分数保持不变
d.单位时间内每消耗1molCO,同时生成1molCH4
【答案】
(2)0.05mol·L-1·min-1 36% bc
【解析】
(2)①从反应开始到6min,CO的转化率为60%,即有0.6molCO被反应掉,则v(CO)==0.05mol·L-1·min-1;
6min时反应掉CO0.6mol,则反应掉H21.8mol,则H2的转化率为1.8mol÷5mol=36%;
②a.反应在恒容密闭容器中进行,且反应物和生成物都是气体,无论是否达到平衡,混合气体的密度始终不变,a错误;
b.该反应不是等体积反应,且在恒容密闭容器中进行,随着反应进行,容器内压强不断变化,容器内压强不变说明反应达到平衡,b正确;
c.随着反应进行,容器内CH4的体积分数不断变化,容器内CH4的体积分数保持不变说明反应达到平衡,c正确;
d.单位时间内消耗1molCO生成1molCH4,两者均表示正反应速率,无法说明反应达到平衡,d错误;
故答案选bc;
12.(22-23高一下·云南开远第一中学校·期中)某温度时,在恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化关系如图所示。
回答下列问题:
(1)由图中的数据分析可知,该反应的化学方程式为 。
(2)内X的平均反应速率为 。
(3)后Z的生成速率 (填“大于”“小于”或“等于”)时Z的生成速率。
(4)反应前的压强与平衡时的压强之比为 。
(5)已知该反应为吸热反应,改变其中一个条件,则生成Z的速率怎样变化?(填“增大”“减小”或“不变”)
①升高温度: 。
②加入X: 。
③增大容器容积: 。
【答案】(1)
(2)
(3)等于
(4)
(5)增大 增大 减小
【解析】(1)随着反应进行反应物的物质的量逐渐减小,生成物的逐渐增大,可知X、Y是反应物,Z是生成物,0~2min内∆n(Y)=0.1mol、∆n(X)=0.3mol、∆n(Z)=0.2mol,该反应的化学方程式为;
(2)内X的平均反应速率为;
(3)5min后各组成物质的量不再发生变化,说明反应达到平衡状态,正逆反应速率相等,则后Z的生成速率等于时Z的生成速率;
(4)等温等容时,压强与物质的量成正比,反应前的压强与平衡时的压强之比为(1+1+0.1):(0.8+0.5+0.4)=21:17;
(5)①升高温度,活化分子百分数增大,正逆反应速率都增大,则生成Z的速率增大,故答案为:增大;
②加入X瞬间,反应物浓度增大,正反应速率加快,所以生成Z的速率增大,故答案为:增大;
③增大容器容积,反应物和生成物浓度都减小,则正逆反应速率都减小,所以生成Z的速率减小,故答案为:减小。
13.(21-22高一下·云南普洱第一中学·期中)某温度时,在2 L密闭容器中充入NO与O2,反应过程中各物质的物质的量随时间的变化关系如图所示。
(1)NO与O2反应的化学方程式是 ,反应现象是 。
(2)上图中表示NO的曲线是 (填序号),在内用NO表示的平均反应速率是 。
(3)为加快该反应的速率,可采取的一种措施是 。
(4)已知该反应为放热反应,下图中能正确表示该反应中能量变化的是 (填序号)。
A. B. C.
【答案】 2NO+O22NO2 无色气体变为红棕色 b 0.003 mol/(L·s) 升温
【解析】(1)根据图示可知:在前2 s内,a增加0.012 mol,b减少0.012 mol,c减少0.006 mol,则a是生成物,b、c是反应物,它们反应的物质的量的比是a:b:c=2:1:2,则b是NO,c是O2,a是NO2,2 s后三种物质都存在,且物质的量都不再发生变化,说明该反应是可逆反应,反应的化学方程式为:2NO+O22NO2;在三种气体中,NO、O2是无色气体,而NO2是红棕色气体,故反应现象是:无色气体变为红棕色;
(2)根据(1)分析可知b表示NO,c表示O2,a表示NO2;在0~2 s内用NO表示的平均反应速率v(NO)== 0.003 mol/(L·s);
(3)根据影响化学反应速率的因素,可知要加快反应速率,可采取的措施有升高温度;
(4)该反应的正反应是放热反应,说明反应物的能量比生成物的高,发生反应时会释放出多余的能量。图示中A为吸热反应,B为放热反应,C中无能量变化,只有选项B与反应事实相吻合,故合理选项是B。
14.(23-24高一下·云南文山砚山县第一中学·期中)(节选)根据所学知识,回答下列问题:
(2)在的恒容密闭容器中充入和,一定条件下发生反应:,测得和的物质的量变化如图所示。
①从反应开始至达到平衡,以表示的平均反应速率 .平衡时的转化率为 。
②下列措施能增大反应速率的是 (填序号)。
A.升高温度 B.降低压强 C.减小的浓度 D.加入合适的催化剂
③下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填序号)。
A.和三种物质的浓度相等
B.单位时间内消耗的同时消耗
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
【答案】
(2)0.125 AD BC
【解析】(2)①从反应开始至达到平衡,以表示的平均反应速率为,平衡时的转化率为。
②A.升高温度,可增大反应物的浓度,反应速率加快,A符合题意;
B.降低压强,反应混合物的浓度减小,反应速率减弱,B不符合题意;
C.减小的浓度的瞬间,反应物的浓度不变,反应速率不变,C不符合题意;
D.加入合适的催化剂,反应所需的能量降低,反应速率加快,D符合题意;
故选AD。
③A.和三种物质的浓度相等,正、逆反应速率不一定相等,反应不一定达平衡状态,A不符合题意;
B.单位时间内消耗的同时消耗,反应进行的方向不同,一定达平衡状态,B符合题意;
C.反应前后气体分子数不等,随着反应进行,气体的物质的量不断发生改变,当混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化时,反应达平衡状态,C符合题意;
D.混合气体的质量和体积都不变,则密度始终不变,当密度不随时间的变化而变化时,反应不一定达平衡状态,D不符合题意;
故选BC。
15. (22-23高一下·云南蒙自第一高级中学·期中)(节选)按要求回答问题:
(3)一定温度下,在固定容积为2L的密闭容器中进行反应:aN(g)⇌bM(g)+cP(g),M、N、P的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①反应化学方程式中各物质的系数比为a︰b︰c= 。
②1min到3min这段时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 ,平衡时混合气体中M的体积分数为 (保留三位有效数字)。
③下列各项中说明上述反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.容器内的压强保持不变
C.P的浓度保持不变 D.生成1molN和同时生成0.5molM
【答案】
(3)2︰1︰1 0.25 mol/(L·min) 45.5% CD
【解析】
(3)①反应化学方程式中各物质的系数比等于物质的量的变化量之比,则为a︰b︰c=6︰3︰3=2︰1︰1。
②1min到3min这段时间,以M的浓度变化表示的平均反应速率为=0.25 mol/(L·min),平衡时混合气体中M的体积分数为=45.5%。
③A.混合气体的总质量不变,体积不变,则密度始终不变,所以密度不变时,反应不一定达平衡状态;
B.因为反应前后气体分子数相等,容器内压强始终不变,所以容器内的压强保持不变时,反应不一定达平衡状态;
C.P的浓度保持不变时,正、逆反应速率相等,反应达平衡状态;
D.生成1molN和同时生成0.5molM,反应进行的方向相反,且二者物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,则反应达平衡状态;
故选CD。答案为:2︰1︰1;0.25 mol/(L·min);45.5%;CD。
【点睛】在进行相关计算时,需弄清是使用物质的量,还是使用物质的量的变化量。
16.(22-23高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期中)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。在某温度下,恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)从反应开始到内,用Y的浓度变化表示的平均反应速率为 ,平衡时X的转化率为 。
(3)时,正反应速率 (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
(4)若在时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X的反应速率将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.X、Y、Z三种气体的浓度之比为
B.
C.混合气体的密度不随时间变化
D.单位时间内消耗X和Z的物质的量之比为
【答案】(1)
(2))0.025 30%
(3)>
(4)不变
(5)BD
【解析】(1)结合图像:X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增多,则X、Y为反应物,Z为生成物,又知化学反应中各物质的物质的量变化量与化学计量数之比呈正比,内,,则反应的化学方程式为。
(2)从反应开始到内,用Y的浓度变化表示的平均反应速率为;
X的变化量为,起始量为,转化率为30%。
(3)由表格可知,后X、Y、Z的物质的量不再变化,说明反应达到平衡,则时,反应正向进行,正反应速率>逆反应速率。
(4)若在时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X的浓度不变,X的反应速率将不变。
(5)A.X、Y、Z三种气体的浓度之比为时,不能证明反应达到平衡,A错误;
B.,可以证明反应达到平衡,B正确;
C.该反应过程中气体总质量和总体积都保持不变,混合气体密度是定值,当混合气体的密度不随时间变化时,不能说明反应达到平衡,C错误;
D.单位时间内消耗X和Z的物质的量之比为,说明正逆反应速率相等,证明反应达到平衡,D正确;
故答案为:BD。
17.(23-24高一下·云南昭通第一中学教研联盟·期末)(节选)在生产和生活中,人们关注化学反应进行的快慢和程度,以提高生产效率和调控反应条件。
(2)在2L密闭容器内,500℃时,测得随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
图乙中表示的变化曲线是 (填序号)。
(3)用表示从0~2s内该反应的平均速率 。
(4)能使该反应的反应速率增大的是______(填序号)。
A.减少的通入量 B.适当升高温度
C.恒容下充入Ne D.选择更高效催化剂
(5)下列能说明该反应已达化学平衡状态的是 (填序号)。
A. B.单位时间内消耗的同时消耗
C.容器中与的物质的量之比2:1 D.容器中气体的总物质的量不变
E.容器中的体积分数不变 F.容器中气体的总质量不变
【答案】
(2)b
(3)
(4)BD
(5)BDE
【解析】
(2)反应过程中的物质的量增加,,则上图中表示的变化的曲线是B;
(3)内二氧化硫的转化量,用表示从内该反应的平均速率;
(4)A.减少的通入量,浓度降低,反应速率减慢,A不选;
B.适当升高温度,反应速率增大,B选;
C.恒容下充入Ne,参与反应的物质浓度不变,反应速率不变,C不选;
D.选择更高效催化剂,反应速率增大,D选;
故选BD;
(5)A.才能说明正逆反应速率相等A不选;
B.单位时间内消耗,的同时消耗,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,B选;
C.容器中与的物质的量之比2:1不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,C不选;
D.该反应是气体体积减小的反应,反应过程中气体总物质的量减小,当容器中气体的总物质的量不变时,说明反应达到平衡,D选;
E.容器中的体积分数不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,E选;
F.反应过程中气体总质量是定值,当容器中气体的总质量不变时,不能说明反应达到平衡,F不选;
故选BDE。
1.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中)一定条件下,将3 molA气体和1 mol B气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g)⇌ 4C(g)+ 2D(s)。2min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是
A.若混合气体的平均摩尔质量不再改变时,该反应一定达到平衡状态
B.平衡时的体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡,用D表示的化学反应速率为0.2 mol/(L·min)
【答案】A
【分析】由图可知,2min后D的物质的量为0.8mol且不再改变,反应达到平衡状态。可列三段式
【解析】A.混合气体的平均摩尔质量等于气体的总质量除以气体的总物质的量,反应有固体生成,气体总质量随时间减小至平衡时不变,该反应前后气体分子数不变,因此气体平均摩尔质量不再改变时,反应一定达到平衡状态,A正确;
B.平衡时气体总物质的量为1.8+0.6+1.6=4mol,气体物质的量与起始相同,在一定条件下,体积恒定,平衡时的体系的压强与开始时体系的压强之比为1∶1,B错误;
C.由分析可知A的转化率为=40%,B的转化率为=40%,A和B的转化率之比为1∶1,C错误;
D.D为固体,不能用单位时间内浓度的变化率来表示反应速率,D错误;
故选A。
2.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中)用溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果,设计如下对比实验,实验测得M的浓度与时间关系如图所示,下列说法不正确的是
实验编号
温度/℃
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
A.实验①在15min内M的降解速率为
B.若其他条件相同,实验①②说明降低温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越大,越不利于M的降解
D.该实验表明,温度、反应物浓度、pH对降解速率均有影响
【答案】B
【解析】A.实验①在15min内M的降解速率为 ,故A正确;
B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大,故B错误;
C.①③的变量是pH,若其他条件相同,实验①③证明pH越大,越不利于M的降解,故C正确;
D.该实验表明,温度、反应物浓度、pH对降解速率均有影响,故D正确;
选B。
3.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)某课外实验小组利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备,探究镁与不同浓度盐酸的反应速率,两组实验所用试剂和实验结果如下,下列说法错误的是
序号
镁条的质量/g
盐酸
物质的量浓度/(mol/L)
体积/mL
1
0.01
1.0
2
2
0.01
0.5
2
A.由图可知,其他条件一定时,盐酸浓度越大,产生气体的压强越大
B.0~200s化学反应速率:
C.图中曲线a表示的是1mol/L盐酸与镁反应
D.理论上两组实验产生氢气的物质的量不相等
【答案】D
【解析】A.其他条件不变时,盐酸浓度越大,化学反应速率越快,单位时间内生成氢气的量多,压强大,A正确;
B.根据图像可知,0~200s内,曲线a氢气变化量比曲线b氢气变化量大,反应速率快,即反应速率:a>b,B正确;
C.其他条件不变,盐酸浓度越大,化学反应速率越快,根据图像可知,曲线a化学反应速率快,盐酸浓度大,即曲线a表示1.0mol/L盐酸与镁的反应,C正确;
D.镁与盐酸反应:Mg+2H+=Mg2++H2↑,金属镁的物质的量为≈0.0004mol,2mL1.0mol/L盐酸中n(H+)=2×10-3L×1.0mol/L=0.002mol,同理2mL0.5mol/L盐酸中n(H+)=0.001mol,显然金属镁不足,盐酸过量,理论上两组实验产生氢气的物质的量相等,D错误;
故选D。
4.(22-23高一下·云南泸西县第一中学·期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是
A.点a的正反应速率比点b的小 B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样 D.点e处反应达到平衡
【答案】D
【解析】在N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)反应中,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减少,生成物的物质的量逐渐增多,当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应物和生成物的物质的量均不再改变,曲线为水平直线,据此分析解答。
【解析】A.从a点到b点,氢气的物质的量在逐渐减少,氢气的物质的量浓度在逐渐减少,所以正反应的反应速率在逐渐降低,即点a的正反应速率比点b的大,故A错误;
B.由图可知,c点反应物和生成物的物质的量仍在变化,反应没有达到平衡状态,故B错误;
C.d点和e点都处于平衡状态,n(N2)不变,即d点和e点n(N2)相等,故C错误;
D.由图象可知e点氨气的物质的量不变,说明达到平衡状态,故D正确;
答案选D。
5.(22-23高一下·云南玉溪第三中学·期末)将3 mol O2加入VL的反应器中,在高温下放电,经t1s 建立了平衡体系:3O22O3,此时测知O2的转化率为30%,下列图像能正确表示气体的物质的量(n)跟时间(t)的关系的是
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据O2的转化率利用三段式计算平衡时各组分的浓度,
3O22O3
n(始):3 0
n(变):0.9 0.6
n(平):2.1 0.6
O2的起始浓度为3mol/VL,O2的平衡浓度为2.1mol/VL,O3的起始浓度为0,O3的平衡浓度为0.6mol/VL,O2的物质的量大于O3的物质的量。O2为反应物,随着反应的进行浓度逐渐减小;O3为生成物,随着反应的进行浓度逐渐增大.达到平衡时n(O2)=2.1 mol>n(O3)=0.6 mol。
【解析】A、图像表示O2和O3的物质的量一直在变,没有平衡的特征,与实际不符,故A错误;
B、图像表示平衡时O2和O3的物质的量相同,与实际不符,故B错误;
C、图像表示平衡时O2的物质的量大于O3的物质的量,与实际相符,故C正确;
D、图像表示平衡时O2的物质的量小于O3的物质的量,与实际不符,故D错误。
故选C。
【点睛】解题关键:三段式计算方法的分析应用,易错点D,有平衡的特征,但浓度大小关系错误。
6.(22-23高一下·云南曲靖第一中学·期末)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H,不同条件下反应过程能量变化如图所示。一定条件下向密闭容器中充入SO2和18O2,下列说法中不正确的是
A.反应的△H<0
B.过程b使用了催化剂
C.断裂2molSO2+1molO2中的共价键的能量小于断裂2molSO3中的共价键的能量
D.反应一段时间后,核素18O存在于SO2、O2、SO3中,说明反应已达到化学平衡状态
【答案】D
【解析】A. 反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,反应的△H<0,故A正确;
B. 过程b的活化能小于过程a,则过程b使用了催化剂,故B正确;
C. 反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,ΔH<0,又△H=反应物的键能总和-生成物键能总和<0,断裂2molSO2+1molO2中的共价键的能量小于断裂2molSO3中的共价键的能量,故C正确;
D. 由于该反应为可逆反应,则反应一段时间后,无论反应是否达到平衡,核素18O均存在于SO2、O2、SO3中,因此核素18O存在于SO2、O2、SO3中,不能说明反应已达到化学平衡状态,故D错误;
故选:D。
7.(23-24高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量、发生反应:,该反应经历两步:①;②。图为该体系中X、Y、Z的浓度(c)随时间(t)变化的曲线。下列说法正确的是
A.曲线表示随的变化
B.时刻,的消耗速率大于生成速率
C.随着的减少,反应①、②速率均减小
D.时刻,
【答案】D
【分析】根据①;②,X浓度逐渐减小,Y的浓度先增大,后减小,且最终转变为Z,且Z的浓度一直增大,故a代表X,b代表Z,c代表Y,据此解答。
【解析】A.曲线a、b、c分别表示X、Z、Y的浓度随时间的变化,A不符合题意;
B.从反应开始到达到最大值之前,不断增大,说明的消耗速率小于生成速率,不符合题意;
C.随的减小,先增大后减小,②的反应速率先增大后减小,不符合题意;
D.时刻,处于减小趋势,,则,D符合题意;
故选D。
8.(21-22高一下·云南昆明第三中学·期中)工业上生产硫酸的主要反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(放热反应)。现在一个2 L的容积不变的密闭容器中投入2 mol SO2和1 mol O2,研究温度对SO2的平衡转化率和对催化剂催化效率(催化效率越高,化学反应速率越快)的影响,结果如图所示。下列说法正确的是
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.450 ℃时,若5 min 达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.工业合成SO3的最佳温度是250℃
D.SO3的生产速率:v(N)一定大于v(M)
【答案】B
【解析】A.升高温度,物质的内能增加,分子之间有效碰撞次数增加,使正反应速率增大,逆反应速率也同时增大,A错误;
B.在反应开始时加入2 mol SO2和1 mol O2发生反应,达到平衡时SO2转化率是90%,反应消耗SO2的物质的量是△n(SO2)=2 mol×90%=1.8 mol,则根据物质反应转化关系可知反应消耗O2的物质的量是△n(O2)=△n(SO2)=0.9 mol,若5 min 达到平衡,则v(O2)==0.09 mol·L-1·min-1,B正确;
C.根据图示可知:合成SO3的反应在450℃时SO2的转化率最高,故工业合成SO3的最佳温度是450℃,C错误;
D.催化剂只有在一定温度下才能达到其最佳活性。温度越高,化学反应速率越快。但根据图示可知,不同温度下的催化剂的催化活性:N<M。且催化剂对化学反应速率的影响远大于温度对化学反应速率的影响,因此反应速率:v(N)<v(M),D错误;
故合理选项是B。
9.(21-22高一下·云南昆明第一中学·期中)等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的溶液,下列各图表示的是产生的体积V与时间t的关系(其它条件相同),其中正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】锌和硫酸反应,加入硫酸铜,会置换出金属铜,形成锌、铜、稀硫酸原电池,加速金属锌和硫酸反应的速率,所以反应速率是:a>b,速率越大,锌完全反应时所用的时间越短,所以a所用的时间小于b的时间;产生氢气的量取决于金属锌的质量,而a中,金属锌一部分用于置换金属铜,导致和硫酸反应生成氢气的量减少,所以氢气的体积是:a<b。
故选A。
10.(23-24高一下·云南昆明云南师范大学附属中学·期中)研究化学反应的快慢和限度对人类的生产、生活具有重要意义。在一定条件下,向体积恒为的密闭容器中通入和发生反应:,测得反应过程中的物质的量分数随时间的变化关系如图:
回答下列问题:
(1)点的 点的(填“>”“<”或“=”)。
(2)内,用表示的平均反应速率为 。
(3)该反应条件下,的平衡转化率约为 %(保留1位小数)。
(4)测得不同压强下(其他条件不变)上述反应达平衡状态时的物质的量分数如图所示。由图可得,影响该反应限度的一个因素是 ,为了促进更多的转化为生成物,可采取的措施是 。
【答案】(1)>
(2)0.05
(3)92.3
(4)压强 增大压强
【解析】(1)a点反应还没有达到平衡,v正>逆,b点反应达到平衡,v正=v逆,反应过程中正反应速率逐渐减小,a点的v正大于b点的v正,故点的>点的。
(2)根据已知条件列出“三段式”
则有,x=0.4,内,用表示的平均反应速率为v(C)= =0.05。
(3)根据已知条件列出“三段式”
则有,x= mol,的平衡转化率约为=92.3%。
(4)由图可知,增大压强,D的物质的量分数增大,影响该反应限度的一个因素是压强,该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,为了促进更多的A(g)转化为生成物,可采取的措施是增大压强。
11.(23-24高一下·云南开远第一中学校·期中)如图表示在一定的温度下,容积固定的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的情况。
试回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)0~t1s内气体B的平均反应速率为 。
(3)(t1+10)s时,B的物质的量分数为 (结果保留一位小数)。
(4)能判断该反应在一定温度下达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变
c.容器中气体密度不变 d.
(5)容器中(t1+10)s时的压强与起始时的压强之比为 。
【答案】(1)3A+B⇌2C
(2)
(3)33.3%
(4)ab
(5)9∶13
【解析】(1)由图象可知A、B的浓度降低,A、B为反应物,A的浓度变化量为0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L,B的浓度变化量为0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L,C的浓度增大,为生成物,C的浓度变化量为0.4mol/L,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故A、B、C的化学计量数之比为0.6mol/L:0.2mol/L:0.4mol/L=3:1:2,
故反应方程式为:3A(g)+B(g)⇌2C(g);
(2)0~t1s 内B气体物质的量浓度从0.5mol/L变为0.3mol/L,平均反应速率v===mol/(L•s);
(3)(t1+10)s时,平衡未移动,体系中c(A)=0.2mol/L,c(B)=0.3mol/L,c(C)=0.4mol/L,B的物质的量分数为;
(4)a.正反应是气体体积减小的反应,故容器中压强不变,说明达到平衡,a正确;
b.混合气体中c(A)保持不变,说明反应达到平衡,b正确;
c.反应前后气体质量不变,容器恒容,无论是否平衡,气体密度都不变,故气体密度不变不能说明反应到达平衡,c错误;
d.某时刻c(A)=c(B),并不能说明A、B浓度不变,无法说明反应到达平衡,d错误;
故选ab;
(5)起始时,c(A)=0.8mol/L,c(B)=0.5mol/L,(t1+10)s时,平衡体系,c(A)=0.2mol/L,c(B)=0.3mol/L,c(C)=0.4mol/L,平衡时气体总浓度和起始时之比为9:13,容器体积恒定,容器中(t1+10)s时的压强与起始时的压强之比为9:13。
12.(23-24高一下·云南泸西县第一中学·期中)工业上,常用水蒸气通过炽热的焦炭制得水煤气(主要成分为CO和),其反应的化学方程式为,请回答下列问题:
(1)上述反应的能量变化图像如图所示。下列反应的能量变化与上述反应相同的是_______。
A.碳酸钙高温分解
B.天然气的燃烧
C.氨水与稀硫酸的反应
D.氯化铵与的反应
(2)一定条件下,焦炭和水蒸气在体积一定的密闭容器中进行反应,下列有关说法正确的是_______。
A.充入He使容器压强增大,提高反应速率
B.,说明反应达到平衡状态
C.使用催化剂可以加快反应速率,平衡正向移动。
D.容器中焦炭的质量不再变化,说明反应达到平衡状态
(3)在体积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别加入相同质量的一定量炭粉和3 mol水蒸气,在不同温度下反应的过程如图所示:
①甲容器中,0~1min内的平均反应速率 。
②甲容器中, (填“<”“>”或“=”下同)。
③反应过程中,两个容器温度:甲 乙。
(4)乙容器中C点时,H2O的转化率为 。
【答案】(1)AD
(2)D
(3)0.75mol·L-1·min-1 > >
(4)40%
【解析】(1)图像显示,反应物C(s)和H2O(g)的总能量低于生成物CO(g)和H2(g)的总能量,即为吸热反应。
A. 大多数分解反应为吸热反应,碳酸钙高温分解的反应就为吸热反应,故A正确;
B. 天然气的燃烧为放热反应,故B错误;
C. 酸碱中和为放热反应,所以氨水与稀硫酸的反应为放热反应,故C错误;
D. 氯化铵与的反应为吸热反应,故D正确;
故答案为:AD;
(2)A. 体积一定的密闭容器充入He使容器压强增大,由于体积不变,反应物的物质的量未变、浓度未变,反应速率不变,故A错误;
B. 用不同物质表示的化学速率之比等于其化学计量数之比,所以任意时刻,因此不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C. 使用催化剂可以加快反应速率,且使正、逆反应速率同等程度的加快,即平衡不移动,故C错误;
D. 容器中焦炭的质量不再变化,说明正、逆反应速率相等,即反应达到平衡状态,故D正确;
故答案为:D;
(3)①图像显示,甲容器中,0~1min内CO的物质的量的变化量为1.5mol,则0~1minCO的平均反应速率为,;
②甲容器中,B点为平衡点,,A点n(CO)小于B点n(CO),则A点n(H2O)大于B点n(H2O),A点c(H2O)大于B点c(H2O),A、B两点温度,所以>,又,所以>;
③为吸热反应,图像显示平衡时甲中n(CO)大于乙中n(CO),升温平衡向吸热方向移动、n(CO)增大,即其他条件相同、温度越高平衡时n(CO)越大,所以反应过程中,两个容器温度:甲>乙;
(4)体积为2L的恒容密闭容器中,起始加入一定量炭粉和3 mol水蒸气,乙容器中C点n(CO)=1.2mol,即CO的物质的量的变化量为1.2mol,H2O的物质的量的变化量与CO相等,即H2O的物质的量的变化量为1.2mol,所以H2O的转化率为。
13.(23-24高一下·云南大理白族民族中学·期中)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
Ⅰ.某同学探究外界条件对分解速率的影响。
实验序号
溶液
温度
催化剂
收集112mL所需时间(s)
浓度(mol/L)
V(mL)
1
0.4
20
室温
无
几乎无气体产生
2
0.4
20
50℃
无
296
3
0.4
20
室温
0.5g粉末
45
4
0.4
20
室温
0.5g粉末
100
5
0.2
m
室温
0.5g粉末
n
(1)实验1、2的目的是探究 对分解速率的影响,结论为 。
(2)对比实验3、4,能推测出对分解的催化效果比的好吗? (填“能”或“不能”),请说明理由: 。
(3)若实验3、5是探究浓度对分解速率的影响。m为10,则还应添加的试剂及用量为 (混合后溶液体积变化忽略不计)。推测n 45(填“>”“<”“=”)。
Ⅱ.(红棕色)和(无色)之间可发生反应:。在一定温度下,将0.08mol气体充入容积为2L的密闭容器中,容器中的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(4)1~4四个点中,的点有 (填数字)。
(5)反应进行到16min时,的转化率是 。
(6)下列不能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.不再改变
B.v正(N2O4)=v逆(N2O4)
C.N2O4 与NO2物质的量之比为1:2
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.混合气体的密度不再变化
【答案】(1)温度 升高温度,化学反应速率加快
(2)不能 因为所用盐的酸根离子不同,对实验可能产生干扰
(3)蒸馏水、10mL >
(4)1、2
(5)75%
(6)CE
【分析】Ⅰ实验目的为用控制变量法探究外界条件对化学反应速率的影响;Ⅱ是根据可逆反应达到化学平衡状态的标志“逆向相等、变量不变”判断,结合图中关键数据计算转化率。
【解析】(1)实验1、2中溶液的浓度、体积分别相等,都没有使用催化剂,只控制温度不同,故实验1、2的目的是其他条件相同时,研究温度对分解速率的影响;从表中的数据分析可知,室温下,几乎无气体生成,50℃,收集112mL所需时间296s,其他条件相同时,温度升高,分解速率加快;
故答案为:温度;升高温度,化学反应速率加快;
(2)实验3、4中溶液的浓度、体积分别相等,温度相同,实验3中加入0.5g、实验4中加入0.5g,两者不仅阳离子()不同、而且阴离子()也不同,故根据实验3、4不能推测对分解的催化效果比的催化效果好;
故答案为:不能;因为所用盐溶液的酸根离子不同,对实验可能产生干扰;
(3)实验3、5是其他条件相同时,探究浓度对该化学反应速率的影响,故实验3、5中只能改变溶液的浓度,若m=10mL,溶液,要使溶液的浓度变成,还应添加的试剂为蒸馏水,用量为10mL;实验5比实验3溶液的浓度小,分解速率小,收集112mL所需时间>45s;
故答案为:蒸馏水、10mL;>;
(4)根据图象可知,的物质的量浓度随着时间的推移逐渐增加,平衡时保持不变;点3、4所表示的物质的量浓度没有达到最大值,没有达到平衡状态,,点1、2所表示的物质的量浓度达到最大值,保持不变,达到平衡状态,;
故答案为:1、2;
(5)反应进行到16min时,物质的量浓度为,根据三段式分析计算,,的转化率是;
故答案为:75%;
(6)A.可逆反应达到平衡状态时,各组成成分浓度保持不变,不再改变能说明该反应达到平衡状态,A错误;
B.可逆反应达到平衡状态时,,故能说明该反应达到平衡状态,B错误;
C.可逆反应达到平衡状态时,各组成成分浓度保持不变,与物质的量之比为1:2不能说明该反应达到平衡状态,C正确;
D.在该反应条件下,反应物、生成物都是气体,混合气体质量不变,气体物质的量增大,随反应进行混合气体的平均相对分子质量减小,混合气体的平均相对分子质量不再变化能说明该反应达到平衡状态,D错误;
E.在该反应条件下,反应物、生成物都是气体,混合气体质量不变,密闭容器体积保持不变,则随反应进行混合气体的密度保持不变,故混合气体的密度不再变化不能说明该反应达到平衡状态,E正确;
故答案为:CE。
14.(23-24高一下·云南昆明第十二中学·期中).在一定温度下,4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图:
(1)比较时刻,正逆反应速率大小 。(填“>”“=”或“<”)
(2)若,计算反应开始至时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率 。
(3)时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为 。
(4)如果升高温度,则 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)下列叙述中,能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A.单位时间内每消耗1mol N,同时生成0.5mol M
B.气体M的体积分数不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
.某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素,有关数据如下表所示:
序号
纯锌粉/g
硫酸溶液/mL
温度/℃
硫酸铜固体/g
加入蒸馏水/mL
2.0
50.0
25
0
0
2.0
40.0
25
0
10.0
2.0
50.0
25
0.2
0
2.0
50.0
25
4.0
0
(6)①本实验待测数据可以是 ,实验和实验可以探究 对锌与稀硫酸反应速率的影响。
②实验和实验的目的是 。
(7)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验序号
体积V/mL
溶液
水
KI溶液
溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
V
40
4.0
2.0
表中 。
【答案】(1)>
(2)
(3)75%
(4)增大
(5)BD
(6)相同时间内收集氢气得体积多少 硫酸的浓度 探究硫酸铜的质量对反应速率的影响
(7)2.0
【解析】(1)时刻,反应物N还在不断放热减小,M在不断得增大,平衡正向进行,故>
(2)时刻M物质的量变化为2mol,
(3)时刻化学反应达到平衡,反应物的物质的量得变化量为6mol,故转化率为
(4)升高温度,化学反应速率加快,故增大。
(5)A.单位时间内每消耗1mol N,同时生成0.5mol M,都指正反应速率,A错误;
B.气体M的体积分数不再变化,说明气体M浓度不在改变,故可以说明达到平衡,B正确;
C.根据质量守恒定律可知气体得质量不变,容器体积不变,密度始终不变,不能确定是否达到平衡,C错误;
D.根据质量守恒定律可知气体质量不变,该反应为,物质的量改变,根据公式可知,混合气体的平均相对分子质量不再变化可以判断,D正确;
故选BD。
(6)通过控制变量法进行探究,故采用相同时间内收集氢气得体积多少来反应锌与稀硫酸反应速率得快慢;实验和实验 加入硫酸的体积不同,故硫酸的浓度不同,故探究的为硫酸的浓度对反应速率的影响;实验和实验加入的硫酸铜的质量不同,故目的是探究硫酸铜的质量对反应速率的影响。
(7)实验目的为探究溶液浓度对化学反应速率的影响,故应该保证每组实验中其他物质的浓度相等,即溶液的总体积相等。故2.0
15.(23-24高一下·云南昆明第一中学·期中)回答下列问题:
I.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸的其中一步重要反应是
放热反应
一定条件下,恒容密闭容器中发生该反应,各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示。
(1)反应开始至10分钟,的平均反应速率为 。
(2)图中a点,正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(3)当反应达到平衡时,的转化率为 %。
(4)下列能说明反应一定已达平衡的是_______(填标号)。
A.混合气体的密度不再变化 B.质量保持不变
C. D.、和的物质的量之比为2:1:2
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
A.提高反应时的温度,正反应的速率加快,逆反应的速率减慢
B.提高反应时的温度,可以实现的完全转化
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
D.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率
II.燃料电池能有效提高能源利用率。
(6)写出甲醇空气燃料电池在碱性条件(KOH溶液)中的负极电极反应式 。
【答案】(1)
(2)>
(3)90
(4)BC
(5)AB
(6)
【解析】(1)反应开始至10分钟,的平均反应速率为,故答案为:。
(2)图中a点反应还未达到平衡状态,反应正向进行,正反应速率>逆反应速率,故答案为:>。
(3)反应开始至60分钟左右,之后达到平衡,的转化率为,故答案为:90。
(4)A.反应中混合气体的密度为,反应为恒容密闭容器,因此V不变,反应前后均为气体,质量不变化,因此密度不是变量,不可以用于判断平衡状态,A错误;
B.反应中三氧化硫为产物,当质量保持不变时,反应达到平衡,B正确;
C.速率有正有逆,比值等于计量数之比,因此时,反应达到平衡,C正确;
D.、和的物质的量之比为2:1:2不能用于判断,D错误;
故答案为:BC。
(5)A.升高温度,体系中达到反应活化能的粒子百分比增大,可以增大正、逆反应速率,A错误;
B.该反应是可逆反应,根据题给信息,提高反应时的温度,平衡逆向移动,不可能完全转化,且转化率还会降低,B错误;
C.利用勒夏特列原理,通过调控反应条件,使平衡正向移动,则可以提高该反应进行的程度,C正确;
D.催化剂能提高反应速率,使用催化剂是为了增大反应速率,提高单位时间内的生产效率,D正确;
故答案为:AB。
(6)甲醇(CH3OH)、空气燃料电池,在碱性条件(KOH溶液)中,负极CH3OH失电子产物与电解质反应生成等,电极反应式为,答案为:。
16.(22-23高一下·云南腾冲第一中学·期末)以CO2生产甲醇(CH3OH)是实现“碳中和”的重要途径。其原理是CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
(1)该反应的能量变化如图所示,该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)恒容容器中,对于上述反应,下列措施能加快反应速率的是_______。
A.升高温度 B.充入He C.加入合适的催化剂 D.降低压强
(3)在体积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,测得CO2、CH3OH的物质的量随时间变化如图。反应达到平衡状态,此时H2的转化率为 。
(4)在相同温度、容积不变的条件下,不能说明该反应已达平衡状态的是_______。
A.CO2、H2的浓度均不再变化
B.体系压强不变
C.n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1
D.H2的消耗速率与CH3OH的生成速率之比为3∶1
(5)用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图。
①则电极c是 (填“正极”或“负极”),电极d的电极反应式 。
②若线路中转移1mol电子,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
【答案】(1)放热
(2)AC
(3)75%(或0.75)
(4)CD
(5)负极 O2+4e-+4H+=2H2O 5.6
【解析】(1)根据图示,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应;
(2)恒容发生CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g):
A.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增大,反应速率加快,故选A;
B.恒容容器中,充入He,反应物浓度不变,反应速率不变,故不选B;
C.加入合适催化剂,活化能降低,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增大,反应速率加快,故选C;
D.降低压强,单位体积内活化分子数减少,有效碰撞几率减小,反应速率减慢,故不选D;
选AC;
(3)反应达到平衡状态时,反应消耗0.75molCO2,根据变化量之比=计量数之比可知消耗氢气的物质的量为0.75mol×3=2.25mol,此时H2的转化率为75%(或0.75);
(4)A.反应达到平衡时,各物质浓度保持不变,CO2、H2的浓度均不再变化,说明反应达到平衡状态,故不选A;
B.反应前后气体系数和不同,压强是变量,体系压强不变,反应达到平衡,故不选B;
C.CH3OH(g)、H2O(g)都是生成物,反应开始后二者物质的量比始终是1:1,故n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1,反应不一定平衡,故选C;
D.H2的消耗速率与CH3OH的生成速率都是正反应速率,二者之比为3∶1不能判断反应是否平衡,故选D;
选CD;
(5)①根据图示,电子由c流出,则电极c是负极,d是正极,氧气在正极得电子发生还原反应,电极d的电极反应式O2+4e-+4H+=2H2O;
②正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,若线路中转移1 mol电子,消耗0.25mol氧气,消耗的O2在标准状况下的体积为0.25mol ×22.4L/mol=5.6L。
17.(22-23高一下·云南曲靖第一中学·期末)CO用途广泛,工业应用时离不开平衡思想的指导:
Ⅰ.在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.3molCO和0.3molH2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图上数据,该温度(800℃)下的反应的平衡常数K= 。
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件能使平衡常数K增大的有 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强 E.加入催化剂 F.移出一氧化碳气体
(3)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中的平衡体系中,再充入0.3mol的水蒸气,重新达到平衡后,H2O的转化率 (填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)在催化剂存在和800℃的条件下,在某容器中某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol·L-1;c(CO2)=c(H2)=0.13mol·L-1,则此时正、逆反应速率的大小:v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
Ⅱ.还原法炼铅,发生反应:PbO(s)+CO(g)⇌Pb(s)+CO2(g) ΔH,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表:
温度/℃
300
727
1227
lgK
6.17
2.87
1.24
(5)某温度下,lgK=1,在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为 (保留两位有效数字);若向容器中充入一定量的CO气体后,平衡发生移动,再次达到平衡时,CO的百分含量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)1
(2)A
(3)降低
(4)<
(5)9.1% 不变
【解析】(1)在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.3mol的CO和0.3mol的H2O,则起始浓度c(CO)=0.06mol/L,c(H2O)=0.06mol/L,平衡时c(CO2)=0.03mol/L,则:
K== =1;
(2)平衡常数只随温度的变化而变化,已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0,则升高温度平衡正向移动,K增大;故答案为:A;
(3)可逆反应中增大一种反应物的浓度,则另一种反应物的转化率会增大,而本身转化率减小,所以若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol的水蒸气,重新达到平衡后,H2O的转化率降低;
(4)催化剂存在和800℃的条件下,在某一时刻测得C(CO)=C(H2O)=0.09mol/L,C(CO2)=C(H2)=0.13mol/L,Qc== =2.1>K=1,则反应逆向进行,则此时正、逆反应速率的大小:v正<v逆;
(5)lgK=1,则K=10,在PbO(s)+CO(g)⇌Pb(s)+CO2(g)中设起始通入CO的amol/L,达平衡时转化的量为Xmol/L,平衡时CO的浓度为(a−X)mol/L,CO2的浓度为Xmol/L,则K= =10,解得X= ,一氧化碳的体积分数= =9.1%,平衡后再向容器中充入一定量的CO气体,反应物浓度增大,平衡正向移动,但反应物、生成物气体只有一种,平衡常数不变,则百分含量不变,故答案为:9.1%;不变。
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