[答案]C
[解析]由题意知X、Y的化学计量数之比为1∶3,所以反应时X、Y的物质的量浓度的改变量之比一定为1∶3,依据平衡时二者浓度之比为1∶3,可知c1∶c2=1∶3,X、Y的转化率相等,所以选项A错、C正确;平衡时,Y和Z的生成速率之比为3∶2,所以选项B错误;若起始时平衡向右移动,利用方程式可以求出c1的最大值为0.14mol/L,由题知c1>0mol/L,故选项D错误。
14.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。
下列是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③B.②④⑤
C.①③⑤D.②③④
[答案]B
[解析]合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动,②、④正确;将原料气循环利用也可提高原料的转化率,⑤正确。
15.某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=
。
该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol/L
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol/L
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%
B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012mol/L
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
[答案]C
[解析]本题考查了平衡常数和转化率的计算、等效平衡的判断及影响反应速率因素的判断。
设甲容器中氢气和二氧化碳的转化率为x,则有
=
,解得x=60%。
乙容器在甲容器的基础上c(H2)增大了一倍,故乙中CO2的转化率大于60%,A正确;丙容器中H2和CO2的浓度是甲容器中H2和CO2的浓度的2倍,但所给反应是反应前后气体分子数不变的反应,因此甲和丙属于等效平衡,故平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%,B正确;平衡时,甲中c(CO2)是0.040mol/L,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.080mol/L,故C错误;在其他条件相同的情况下,浓度越大,反应速率越大,所以反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢,故D正确。
16.(2011·四川,13)可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。
反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
下列判断正确的是( )
A.反应①的正反应是吸热反应
B.达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15
C.达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为
D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中,M的体积分数相等
[答案]C
[解析]本题主要考查了化学平衡的有关知识。
根据降温后平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)物质的量减少,说明降低温度平衡向着体积减小的方向移动了,则正反应是放热反应;达到平衡(Ⅰ)时气体的总物质的量为4.8mol,则达到平衡(Ⅰ)时的压强与开始时的压强之比为24比25;由于反应②是一个体积不变的反应,因此反应2的体系中的气体的物质的量始终是2mol,又由于左右两室中的压强始终是相等的,平衡Ⅰ中右室中气体的物质的量为2mol,体积是2.2V,则左室中的体积是2.8V,物质的量为28/11mol,故反应掉X的物质的量为3mol-28/11mol=5/11mol,因此达到平衡(Ⅰ)时X的转化率为5/11;由于平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)是不同温度下的平衡,因此二者M的体积分数不可能相等。
二、非选择题(本题包括6个小题,共52分)
17.(9分)向2L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B,在一定条件下发生反应:
xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)
已知:
平均反应速率vC=
vA;反应2min时,A的浓度减少了
,B的物质的量减少了
mol,有amolD生成。
回答下列问题:
(1)反应2min内,vA=________,vB=________;
(2)化学方程式中,x=________,y=________,p=________,q=________;
(3)反应平衡时,D为2amol,则B的转化率为________;
(4)如果只升高反应温度,其他反应条件不变,平衡时D为1.5amol,则该反应的ΔH________0;(填“>”“<”或“=”)
(5)如果其他条件不变,将容器的容积变为1L,进行同样的实验,则与上述反应比较:
①反应速率________,(填“增大”、“减小”或“不变”)
理由是____________________________________;
②平衡时反应物的转化率________,(填“增大”、“减小”或“不变”)
理由是_______________________________________。
[答案]
(1)
mol/(L·min)
mol/(L·min)
(2)2 3 1 6 (3)
×100% (4)< (5)①增大 体积减小,反应物的浓度增大,因而使反应速率增大
②减小 体积减小,气体的压强增大,平衡向气体分子数减少的方向移动,因而使反应物转化率减小
[解析]本题考查化学反应速率和化学平衡问题。
因反应速率之比等于方程式中的计量系数之比,故A、C的系数之比为2∶1,从反应中的物质的量之比为:
1/3∶1/2∶1=2∶3∶6。
故化学计量系数分别为:
2、3、1、6。
(1)vA=(amol/3)/(2L×2min)=a/12mol/(L·min),vB=3/2vA=a/8mol/(L·min)。
(3)反应中消耗的B的物质的量为:
n消耗(B)=n(D)/2=amol,故D的转化率为:
a/b×100%。
(4)升高温度,D的平衡物质的量由2amol降为1.5amol,说明平衡向逆反应方向移动,故该反应为放热反应ΔH<0。
(5)①容器的体积减小,即为增大压强,速率增大。
②该反应为气体体积增大的反应,故平衡逆向移动,反应物的转化率降低。
18.(6分)在一个温度恒定的密闭容器中,SO2和O2发生反应。
已知1molSO2和足量O2完全反应,放出的热量为Q。
请按要求回答下列问题。
【恒压条件下】
(1)若开始时放入1molSO2和0.5molO2,达平衡后,生成0.9molSO3,这时SO2的转化率为________;
(2)若开始时放入4molSO2和2molO2,达平衡后,生成SO3的物质的量为________,反应放出的热量为________。
【恒容条件下】
(3)若开始时放入1molSO2和0.5molO2,达平衡后,生成amolSO3,则a________0.9(填“>”“<”或“=”);
(4)若令x、y和z分别代表初始加入SO2、O2和SO3的物质的量,要使其达平衡时,反应混合物中三种气体的物质的量分数与(3)中平衡时完全相同,则x、y、z必须满足的一般条件是_________________、____________________。
(用两个代数式表示,其中一个只含x、y,另一个含x、z)
[答案]
(1)90%
(2)3.6mol 3.6Q (3)< (4)x=2y x+z=1(以上各答案合理均给分)
[解析] 2SO2 + O2 2SO3
起始(mol)10.50
变化(mol)0.90.450.9
平衡(mol)0.10.050.9
可知SO2转化率为90%。
恒温恒压下,起始投入量与原投入量成比例,两者成等效平衡,SO2转化率相同,可知答案。
恒容条件下,由于该反应是气体体积减小的反应,所以相对于恒压条件,相当于气体体积增大,压强减小,平衡向体积增大的方向移动,SO2转化率降低,则生成SO3小于0.9mol。
2SO2 + O2 2SO3
10.50
起始xyz
变化z0.5zz
平衡x+zy+0.5z0
可知:
x=2y x+z=1。
19.(9分)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450℃并有催化剂存在下进行:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+190kJ
(1)该反应所用的催化剂是________(填写化合物名称),该反应450℃时的平衡常数________500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)该热化学反应方程式的意义是________。
(3)下列描述中能说明反应已达平衡的是________。
a.v正(O2)=2v逆(SO3)
b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体的分子总数不随时间而变化
(4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molO2和0.10molSO2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO30.18mol,则v(O2)=________mol·L-1·min-1;若继续通入0.20molSO2和0.10molO2,则平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,________mol[答案]
(1)五氧化二钒(V2O5) 大于
(2)在450℃时,2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ (3)bd (4)0.036 向正反应方向 0.36 0.40
[解析]此题考查了工业制硫酸、化学平衡常数、热化学方程式、化学平衡状态、有关化学平衡的计算等知识。
(1)工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒;该反应正向放热,故温度越高化学平衡常数越小;
(2)热化学方程式表示的是450℃时,2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ;(3)根据化学平衡状态的特征,容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时,说明反应达到平衡状态;(4)当达到平衡时,容器中SO3的物质的量为0.18mol,则v(SO3)=0.072mol·L-1·min-1,则v(O2)=0.036mol·L-1·min-1;再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时,平衡向正反应方向移动,在此达到平衡时,SO3的物质的量介于0.36和0.40之间。
20.(8分)Ⅰ.高炉炼铁中发生的基本反应之一是:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g);ΔH>0。
已知1100℃时,K=0.263。
(1)温度升高,重新建立平衡之后,高炉内CO2和CO的体积比值________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.028mol/L,c(CO)=0.1mol/L,此时,化学反应速率v(正)________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),原因是__________________。
(3)有人建议把高炉建得更高一些,这样可以降低高炉尾气中CO的含量。
你认为合理吗?
理由是__________________。
Ⅱ.
(1)已知Fe3+与I-在水溶液中发生如下反应:
2I-+2Fe3+2Fe2++I2。
该反应正反应速率和I-、Fe3+的浓度关系为v=kcm(I-)·cn(Fe3+)(其中k为常数)。
cm(I-)(mol/L)m
cn(Fe3+)[(mol/L)n]
v[mol/(L·s)]
a
0.20
0.80
0.032
b
0.60
0.40
0.144
c
0.80
0.20
0.128
I-浓度对反应速率的影响________Fe3+浓度对反应速率的影响(填“大于”“小于”或“等于”);________等措施可以使上述平衡向右移动。
(2)NO
在酸性条件下才具有氧化性;MnO
在酸性条件下的氧化性最强。
向FeSO4溶液中加入碘水,碘水不褪色,再加入NaHCO3后,碘水褪色的原因是_________________________________________________________。
[答案]Ⅰ.
(1)增大 增大
(2)小于 c(CO2)/c(CO)=0.028mol/L÷0.1mol/L=0.28>0.263,反应向逆反应方向进行 (3)不合理,因为当可逆反应达到平衡时,已经达到了反应的最大限度
Ⅱ.
(1)大于 加入萃取剂萃取I2
(2)加入NaHCO3后,溶液呈碱性,而在碱性条件下,碘水可以氧化Fe2+
[解析]Ⅰ.
(1)FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,所以CO2和CO的体积比值和平衡常数K值都会增大。
(2)CO2和CO浓度的比值大于K,则表明了还未建立平衡且反应正在向逆反应方向进行。
Ⅱ.
(1)分析表中的数据,特别是a与c两组数据,就可以知道哪种离子浓度对反应的影响大;将碘分离或增大I-、Fe3+的浓度都可以使平衡向右移动。
(2)读懂题目中的信息,介质能影响物质氧化性或还原性的强弱。
21.(12分)(2011·新课标,27)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的