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考點規(guī)范練20 化學平衡狀態(tài) 化學平衡常數
(時間:45分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個選項符合題目要求)
1.對于可逆反應4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是( )
A.達到化學平衡時,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若單位時間內生成x mol NO的同時,消耗x mol NH3,則反應達到平衡狀態(tài)
C.達到化學平衡時,若增加容器容積,則正反應速率減小,逆反應速率增大
D.化學反應速率關系是2v正(NH3)=3v正(H2O)
2.只改變一個影響因素,平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述正確的是( )
A.K值有變化,平衡一定移動
B.平衡向正反應方向移動時,K值一定增大
C.K值不變,平衡不可能移動
D.相同條件下,同一個反應其化學方程式的計量數增大到原來的2倍,K值也增大到原來的2倍
3.已知某密閉容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他條件不變,平衡時c(CO2)與溫度t的關系如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.平衡狀態(tài)A與C相比,平衡狀態(tài)A的c(CO)較小
B.在t2時,D點的反應速率:v(逆)>v(正)
C.反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0
D.若t1、t2時的平衡常數分別為K1、K2,則K1
p2
B.F、G兩點對應的平衡常數:KFv(第二步反應)
B.反應的中間產物只有NO3
C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D.第三步反應活化能較高
12.(16分)研究氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時,涉及如下反應:
2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g) K1 ΔH<0?、?
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH<0?、?
請回答下列問題:
(1)4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數K= (用K1、K2表示)。
(2)若反應Ⅰ在絕熱密閉容器中進行,實驗測得NO2(g)的轉化率隨時間變化的示意圖如圖所示,t3~t4時刻,NO2(g)的轉化率降低的原因是 。
(3)若反應Ⅱ在恒溫、恒容條件下進行,下列能判斷該反應一定達到平衡狀態(tài)的是 。
A.容器內壓強不再變化
B.n(ClNO)=n(NO)
C.混合氣體密度不變
D.v正(NO)=v逆(ClNO)
(4)在一定溫度和壓強下,反應Ⅱ達到平衡,當NO和Cl2的比例不同時,對Cl2的轉化率及平衡混合物中ClNO的體積分數都有影響。設NO和Cl2起始物質的量之比為x,平衡時Cl2的轉化率為a,平衡混合物中ClNO的體積分數為y,判斷a、x、y三者的相互關系,用含a和x的代數式表示y,y= 。
13.(18分)(1)甲醇制氫方式主要有以下三種。反應Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+49.4 kJmol-1;反應Ⅱ甲醇分解制氫:
CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2=+90.6 kJmol-1;反應Ⅲ氣態(tài)甲醇氧化重整制氫同時生成二氧化碳和氫氣。
①已知CO的燃燒熱為283.0 kJmol-1,則反應Ⅲ的熱化學方程式為 。
②該三種制氫方式中,等量的甲醇產生氫氣最多的是反應 。(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)
(2)實驗室模擬反應Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫,合成氣組成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1時,體系中甲醇的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如下圖所示。
①該反應的平衡常數表達式為 。
②當溫度為250 ℃、壓強為p2時,反應達平衡時H2的體積分數為 。
③圖中的壓強由小到大的順序是 。
(3)MFC30燃料電池是以氫氣為燃料,Li2CO3與K2CO3混合碳酸鹽為電解質的高溫型燃料電池,其負極的電極反應式為 ,正極上通入的氣體為 。
考點規(guī)范練20 化學平衡狀態(tài) 化學平衡常數
1.A A項,4v正(O2)=5v逆(NO)能證明化學反應的正、逆反應速率是相等的,達到了化學平衡狀態(tài);B項,單位時間內生成xmolNO,同時消耗xmolNH3,均為正反應速率,不能說明化學反應的正、逆反應速率相等;C項,若增加容器容積即減小壓強,正、逆反應速率都減小;D項,反應速率之比等于方程式中各物質的化學計量數之比,因此應是3v正(NH3)=2v正(H2O)。
2.A K值是溫度的函數,K值變化,說明溫度發(fā)生了改變,則平衡一定發(fā)生移動,A項正確;若在其他條件不變時,增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,有利于反應正向進行,平衡向右移動,但K值只與溫度有關,故K值不變,B項錯誤;增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,有利于正反應的進行,若體系溫度不變,則K值不變,但平衡發(fā)生移動,C項錯誤;相同條件下,同一個反應,其化學方程式的計量數增大到原來的2倍,K值應變?yōu)樵瓟抵档钠椒?D項錯誤。
3.A 由題圖可知題給反應正反應吸熱,C項正確;升高溫度平衡正向移動,CO濃度減小,所以A點CO濃度大,A項錯誤;由于t2時反應進行到狀態(tài)D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反應向逆反應方向進行,則一定有v(正)p1,A項錯誤;由圖像可知該反應為吸熱反應,所以溫度越高,K越大,B項正確;E點為平衡點,應為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項錯誤;假設E點反應后氣體總體積為1L,則N2為0.1L、H2為0.3L,未反應的NH3為0.6L,參加反應的NH3為0.2L,所以氨氣的轉化率為0.20.6+0.2100%=25%,D項錯誤。
8.C 反應①的K值隨溫度升高而減小,反應①是放熱反應,反應②的K值隨溫度升高而增大,反應②是吸熱反應,A項錯誤;升高溫度,兩個反應的反應速率都增大,B項錯誤;在標準狀況下,反應①K≈1010,反應②K≈10-30,相差很大,故利用反應①固氮和利用反應②固氮反應程度相差很大,C項正確;在1000℃時,反應①、反應②的K值相等,即c2(NH3)c(N2)c3(H2)=c2(NO)c(N2)c(O2),而體系中N2的濃度不一定相等,D項錯誤。
9.C 從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,溫度升高平衡常數減小,則平衡常數A點大于B點,A項錯誤;B點只能說明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說明v正(CO2)=v逆(H2O),B項錯誤;從圖像可知,A點H2和H2O的物質的量百分數相等,故物質的量相等,C項正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應物濃度增大,正反應速率增大,v(CO2)也增大,D項錯誤。
10.A 由圖甲分析可知,根據變化的量等于化學方程式的化學計量數之比,此溫度下該反應的化學方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)。該反應前后體積不變,若改變壓強,平衡不會發(fā)生移動,故t2時刻不可能是增大壓強,A項錯誤;平衡常數K只與溫度有關,平衡狀態(tài)①和②的溫度相同,故K相等,B項正確;平衡狀態(tài)①、②和③中,狀態(tài)③向正向反應進行最徹底,F的濃度最大,C項正確;根據方程式知,反應前后氣體體積不變,故不可能是壓強的變化,t4時刻速率減小,且變化的點不連續(xù),因此是降低溫度的結果,D項正確。
11.答案(1)①+53.1?、?0.0 6.010-2 ③大于 溫度升高,體積不變,總壓強增大;NO2二聚為放熱反應,溫度升高,平衡左移,體系物質的量增加,總壓強增大?、?3.4 (2)AC
解析(1)①由蓋斯定律可知,(第一個已知反應2)-(第二個已知反應)可得反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g),則該反應的ΔH=-4.4kJmol-12-(-55.3kJmol-1)=+53.1kJmol-1。②依據反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質的量與其形成的壓強成正比,生成的O2的壓強p(O2)=2.9kPa,則剩余N2O5形成的壓強p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa2=30.0kPa。則N2O5的分解速率v=210-330.0kPamin-1=6.010-2kPamin-1。③若升高反應溫度至35℃,由于體積不變,但溫度升高,總壓強增大,且2NO2(g)N2O4(g) ΔH2=-55.3kJmol-1為放熱反應,溫度升高,平衡左移,氣體的物質的量增大,總壓強增大,所以N2O5完全分解后體系壓強p∞大于63.1kPa。④當t=∞時,體系的總壓強為63.1kPa,此時N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強為p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O4,則此時的總壓強應為35.8kPa52=89.5kPa,而實際壓強為63.1kPa,壓強差為89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa
2NO2N2O4 壓強差
2 1 1
26.4kPa 26.4kPa
則平衡時NO2的分壓為63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa
由此可求反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數為(18.8kPa)226.4kPa≈13.4kPa。
(2)根據第一步能“快速平衡”及第二步“慢反應”可判斷A項正確;反應的中間產物有NO3及NO,B項錯誤;根據第二步反應:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2沒有參加反應,C項正確;第三步為“快反應”,則該步反應的活化能較低,D項錯誤。
12.答案(1)K12K2
(2)反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器,隨著反應的進行,體系的溫度升高,故再次達平衡時的轉化率會降低
(3)AD
(4)2ax+1-a100%
解析(1)反應4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)可由2Ⅰ-Ⅱ得到,則K=K12/K2。
(2)根據反應Ⅰ2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g) ΔH<0,因該反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器,所以隨著反應的進行,體系的溫度升高,故再次達到平衡時的轉化率會降低。
(3)根據反應Ⅱ2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)ΔH<0,在恒溫、恒容條件下進行。容器的容積不變,但氣體的物質的量發(fā)生變化,因此壓強不再變化,能判斷反應達到平衡狀態(tài),A正確;平衡時各物質物質的量之間沒有必然聯(lián)系,n(ClNO)=n(NO)不能判斷反應達到平衡狀態(tài),B錯誤;容器的容積和氣體的質量均不變,因此混合氣體密度始終不變,不能判斷反應達到平衡狀態(tài),C錯誤;v正(NO)=v逆(ClNO)能判斷反應達到平衡狀態(tài),D正確。
(4) 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)
起始(mol) x 1 0
反應(mol) 2a a 2a
平衡(mol) x-2a 1-a 2a
平衡混合物中ClNO的體積分數等于物質的量分數,即
y=2ax+1-a100%。
13.答案(1)①CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)
ΔH=-192.4 kJmol-1?、冖?
(2)①K=c(CO2)c3(H2)c(CH3OH)c(H2O)?、?7.6%或0.676或0.68?、踦1
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