内容正文:
课时提升训练(2) 化学平衡状态及平衡移动
1.在容积固定的密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,改变条件,下列说法正确的是( )
A.增大压强,平衡正向移动,平衡常数增大
B.将部分NH3分离出来,氮气转化率和v正均增大
C.增加氮气的物质的量,平衡正向移动,氮气的转化率降低
D.使用高效催化剂,可以提高氢气的平衡转化率
答案:C
2.对于可逆反应2NO2(g)N2O4(g),下列说法错误的是( )
A.当2v正(N2O4)=v逆(NO2)时,该反应达到平衡状态
B.该反应在一定条件下能自发进行,则ΔH<0
C.恒温恒容条件下,若混合气体的颜色保持不变,则该反应达到平衡状态
D.恒温恒容条件下,达平衡状态后,再充入一定量的NO2,NO2转化率将减小
答案:D
3.(2024·浙江湖州模拟)5 mL 0.1 mol/L KI溶液与1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是( )
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,向水溶液中加入KSCN,溶液呈红色,表明该化学反应存在限度
C.加入FeSO4固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数K=
D 解析:加入苯,I2易溶于苯,水溶液中c(I2)减小,促使平衡正向移动,A正确;经苯2次萃取分离后,向水溶液中加入KSCN,溶液呈红色,则萃取后的溶液中仍然存在Fe3+,说明该反应存在限度,B正确;加入FeSO4,c(Fe2+)增大,平衡逆向移动,C正确;该平衡常数表达式中缺少c(I2),D错误。
4.在恒温恒容的密闭容器中发生:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0,T ℃时,平衡常数为K,下列说法正确的是( )
A.该反应在任何温度下都可自发进行
B.T ℃时,若<K时,则v正<v逆
C.选择高效催化剂可以提高活化分子百分数,提高CO(NH2)2的平衡产率
D.若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
答案:D
5.(2024·浙江强基联盟联考)化学中常借助曲线图来表示某种变化过程,下列有关四个曲线图的说法不正确的是( )
A.对反应:aA(s)+2B(g)xC(g),根据图①可以求出x=2
B.升高温度,图④表示的反应中反应物的转化率增大
C.图③表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(g)的影响,乙的压强大
D.图②可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化
答案:D
6.(2024·浙江A9协作体联考)在1 L密闭容器中充入0.2 mol Cl2和0.3 mol NO,不同温度下发生反应Cl2(g)+2NO(g)2ClNO(g) ΔH<0,ClNO的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.实验 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 反应温度大小关系:T1>T2>T3
B.实验 Ⅱ 相比实验 Ⅰ 、 Ⅲ ,除温度不同外还可能使用了催化剂
C.NO和Cl2的物质的量之比保持不变时,反应达到平衡状态
D.其他条件不变,增大压强,的值减小
D 解析:该反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,ClNO的体积分数将减小,结合图像可知T1>T2>T3,A正确;由于温度:T1>T2,但T2对应反应的反应速率比T1快,可知除温度不同外还可能使用了催化剂使得反应速率加快,B正确;NO和Cl2的起始物质的量之比为3∶2,变化量之比为2∶1,则反应过程中NO和Cl2的物质的量之比始终发生改变,当保持不变时,反应达到平衡状态,C正确;其他条件不变,增大压强,平衡正向移动,的值增大,D错误。
7.以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。向2 L容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),测得反应在不同温度和压强下,平衡混合物中CH3OH体积分数如图所示。下列说法错误的是( )
A.p1>p2
B.a点CO2的转化率为75%
C.a、b、c三点对应的化学反应速率v(a)<v(c)<v(b)
D.b→a过程,平衡向正反应方向移动
C 解析:在相等条件下,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,则p1>p2,A正确;设a点CO2的转化量为x mol,氢气的转化量为3x mol,甲醇的生成量为x mol,水的生成量为x mol,则×100%=30%,解得x=0.75,则CO2的转化率为75%,B正确;温度越高,压强越大,反应速度越快,则v(a)<v(b)<v(c),C错误;随着温度的升高,甲醇的体积分数减小,平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,b→a过程为温度降低的过程,则平衡向正反应方向移动,D正确。
8.国家速滑馆采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术,CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。请回答下列问题:
(1)CO2转化为甲醇有利于实现碳中和,该过程经历以下两步:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ/mol
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90 kJ/mol
研究表明:在相同条件下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料进行合成甲醇,在有分子筛膜(分子筛膜具有选择透过性)时甲醇的平衡产率明显高于无分子筛膜时甲醇的平衡产率,其原因可能是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在催化剂作用下,甲醇与烯烃的液相反应能制得2甲氧基2甲基丁烷(TAME),体系中同时存在如下反应。
①三个反应以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度变化的关系如图所示。图中反应 Ⅰ 对应的曲线是________,的数值范围是________(填标号)。
A.<-1 B.-1~0
C.0~1 D.>1
②向某反应容器中加入1.0 mol TAME,控制温度为353 K,测得TAME的平衡转化率为α。已知反应 Ⅲ 的平衡常数Kx( Ⅲ )=9.0,则反应 Ⅰ 的平衡常数Kx( Ⅰ )=__________。同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,达到平衡时,A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)=___________________________________________________。
答案:(1)分子筛膜从反应体系中不断分离出CH3OH,有利于反应正向进行
(2)①a D ② 1∶10
解析:(1)根据平衡移动原理,生成物的减少能促进平衡正向移动。在有分子筛膜时,其选择透过性使生成物甲醇脱离体系,促进平衡正向移动,甲醇的平衡产率明显提高。
(2)①由题图可知,随着的增大ln Kx增大,即随着温度的减小平衡常数Kx增大,平衡正向移动,三个反应均为正向放热的反应,即ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于0,从反应 Ⅲ 知,A生成B放热,由盖斯定律可知, Ⅰ - Ⅱ = Ⅲ ,则ΔH1<ΔH2<0,故相同温度下,反应 Ⅰ 的转化率更高,Kx更大,ln Kx值更大,图中反应 Ⅰ 对应的曲线是a;>1,选D。
②353 K时,1.0 mol TAME的平衡转化率为α,则平衡时TAME的物质的量为(1-α) mol,甲醇的物质的量为α mol,A和B的物质的量之和为α mol,反应 Ⅲ 为反应前后的气体分子数不变的反应,则体系总物质的量为(1+α) mol;反应 Ⅲ 的平衡常数Kx( Ⅲ )=9.0,即=9.0,A的物质的量为 mol,则反应 Ⅰ 的平衡常数Kx( Ⅰ )==。同温同压下,反应 Ⅰ 、反应 Ⅲ 的平衡常数不变,注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应 Ⅰ 平衡逆向移动,反应 Ⅲ 平衡不移动,A和B的物质的量之和等于CH3OH的物质的量,则A与CH3OH物质的量浓度之比不变,仍然是c(A)∶c(CH3OH)=∶α=1∶10。
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