B.由图2可知,该反应m+n
C.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3
D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
解析 图1中,反应在T2条件下先到达平衡状态,故T2>T1,因为升高温度(T1→T2),平衡体系中C%降低,平衡向左移动,所以ΔH<0(放热反应),A项不正确;图2中,增大压强,C%增大,故知平衡向右移动,m+n>p,B项不正确;图3中,点2、4对应v正=v逆,点1对应α(B)>α(B)平衡,故v正v逆,C项正确;图4中,若m+n=p,则a曲线表示使用催化剂或增大压强(缩小体积),D项不正确。
答案 C
9.符合图1、图2的反应是( )
A.X+3Y
2Z ΔH>0
B.X+3Y
2Z ΔH<0
C.X+2Y
3Z ΔH<0
D.5X+3Y
4Z ΔH<0
解析 由图1中X、Y、Z浓度的改变量可得反应的化学方程式:
X+3Y
2Z;由图2知T2>T1(T2先到达平衡),平衡时Z%随着温度升高而降低,所以正反应为放热反应,ΔH<0,故B选项正确。
答案 B
10.下列对化学反应预测正确的是( )
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)===X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)===2Q(g)
ΔH<0,自发反应
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l) ===4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
解析 根据复合判据:
ΔH-T·ΔS,M(s)===X(g)+Y(s),固体分解生成气体,为熵增反应,ΔH>0时,在高温下,能自发进行,A错误;W(s)+xG(g)===2Q(g) ΔH<0,能自发进行,若熵增,任何温度下都能自发进行,若熵减,在低温条件下能自发进行,所以,G的计量数不确定,x等于1、2或3时,都符合题意,B正确;4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)是熵增反应,当ΔH>0时,在高温下可能自发进行,C错误;4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s)为熵减反应,常温下能自发进行,说明该反应一定是放热反应,D错误。
答案 B
11.在相同温度下(T=500K),有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,甲容器中充入1gSO2和1gO2,乙容器中充入2gSO2和2gO2。
下列叙述中错误的是( )
A.化学反应速率:
乙>甲
B.平衡时O2的浓度:
乙>甲
C.平衡时SO2的转化率:
乙>甲
D.平衡时SO2的体积分数:
乙>甲
解析 浓度越大反应速率越快,故A正确;分析B、C、D则要进行平衡的比较,常用画图法(将乙分装于两个与乙同体积的容器中,再混合压缩在与乙等体积的一个容器中):
答案 D
12.下列事实,不能用勒·夏特列原理解释的是( )
A.氨水中加酸,NH
的浓度增大
B.合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D.合成氨控制在500℃左右的温度
解析 合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,将温度控制在500℃左右时,升高了温度,平衡向逆反应方向移动,但加快了反应速率,故不能用勒·夏特列原理解释。
答案 D
13.下图是温度和压强对反应X+Y
2Z影响的示意图。
图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是( )
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气态
C.X和Y中最多只有一种为气态,Z为气态
D.上述反应的逆反应的ΔH>0
解析 本题通过图像考查外界条件(温度、压强)对平衡移动(Z的体积分数)的影响,主要考查逻辑推理和识图能力。
由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,该反应为吸热反应,A、D错;相同温度下,1000kPa比10kPa时Z的体积分数小,说明增加压强平衡左移,X、Y中至少有一种不是气体,B错,故选C。
答案 C
14.将固体NH4Br置于密闭容器中,在某温度下,发生反应:
NH4Br(s)
NH3(g)+HBr(g),2HBr(g)
Br2(g)+H2(g),2min后,测知H2的浓度为0.5mol·L-1,HBr的浓度为4mol·L-1,若上述反应速率用v(NH3)表示,则下列速率正确的是( )
A.0.5mol·L-1·min-1B.2.5mol·L-1·min-1
C.2mol·L-1·min-1D.1.25mol·L-1·min-1
解析 此题为连锁反应,即NH4Br(s)分解生成的HBr又有一部分分解,故剩余的HBr的量为NH4Br分解生成的HBr的量减去HBr分解的量,即[HBr]=[HBr]生成-[HBr]分解,又知[H2]=0.5mol·L-1,则
[HBr]分解=1mol·L-1
所以[HBr]生成=[HBr]+[HBr]分解=5mol·L-1
[NH3]=[HBr]生成=5mol·L-1
v(NH3)=
=2.5mol·L-1·min-1。
答案 B
15.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)
2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如下表,下列说法中正确的是( )
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-5mol·L-1·min-1
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v逆>v正
C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大
解析 A项,反应前2min的平均反应速率v(Y)=
=2.0×10-3mol·L-1·min-1,故v(Z)=2v(Y)=4.0×10-3mol·L-1·min-1;B项,该反应ΔH<0,即放热反应,其他条件不变,降低温度时平衡向正反应方向移动,达到新平衡前,v正>v逆;C项,该温度下7min时反应已达平衡,若设在此过程中Y消耗的物质的量为Δn,则
Δn=0.16mol-0.10mol=0.06mol
平衡常数K=
=1.44;D项,其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡与原平衡等效,X的体积分数不变。
答案 C
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(10分)在密闭容器中,使2molA和4molB混合发生下列反应:
A(g)+2B(g)
2C(g) ΔH<0。
(1)当反应达到平衡时,A和B的浓度比是________;A和B的转化率比是________。
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量__________,密度__________。
(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
达到新平衡后,容器内温度______(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
解析
(1)对于A(g)+2B(g)
2C(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(A)∶n(B)=2∶4=1∶2,反应时消耗n(A)∶n(B)=1∶2,故平衡时n(A)∶n(B)=1∶2,所以[A]∶[B]=1∶2,转化率之比为1∶1。
(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由ρ=
知密度不变。
(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小压强,使平衡逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,根据勒·夏特列原理,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。
答案
(1)1∶2 1∶1
(2)变小 不变 (3)逆向
(4)向左移动 小于
17.(6分)在100℃时,将0.100molN2O4气体充入1L恒容抽空的密闭容器中,隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据:
时间/s
0
20
40
60
80
[N2O4]/(mol·L-1)
0.100
c1
0.050
c3
c4
[NO2]/(mol·L-1)
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
(1)该反应的平衡常数表达式为____________________________________;
从表中分析:
c1________(填“>”“<”或“=”,下同)c2,c3________c4。
(2)在上述条件下,从反应开始直至达到化学平衡时,N2O4的平均反应速率为________mol·L-1·s-1。
(3)达平衡后下列条件的改变可使NO2气体浓度增大的是________(填字母)。
A.扩大容器的容积
B.再充入一定量的N2O4
C.分离出一定量的NO2
D.再充入一定量的He
(4)若在相同条件下,起始时只充入0.080molNO2气体,则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
解析
(1)本题的反应方程式为N2O4(g)
2NO2(g),由表中数据可计算出c1=0.070,c2=0.100,根据60s和80s时[NO2]相等可确定在60s时反应已达平衡状态,则有c3=c4。
(2)由表中数据知,从反应开始直至达到化学平衡,v(NO2)=0.002mol·L-1·s-1,则v(N2O4)=0.001mol·L-1·s-1。
(3)选项A和C中改变条件后,[NO2]减小,选项D中改变条件后,[NO2]保持不变。
(4)在题设条件下反应N2O4(g)
2NO2(g)的平衡常数K=
=
=0.36。
现充入NO2气体0.080mol,相当于0.040molN2O4,设达平衡时N2O4的浓度变化了xmol·L-1,则有K=
=
=0.36mol-1·L,解得x=0.030,即达到平衡时混合气体中有0.06molNO2和0.01molN2O4,所以NO2的转化率为25%。
答案
(1)K=
< =
(2)0.001 (3)B (4)25%
18.(10分)一定条件下,在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=_________________________________;
根据下图,升高温度,K值将____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)500℃时,从反应开始到达到化学平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是________________(用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是______(填字母,下同)。
a.v生成(CH3OH)=v消耗(CO)
b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变
d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的1/2,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是______________________________________。
a.[H2]减小
b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加
d.重新平衡时[H2]/[CH3OH]减小
解析
(1)根据所给图像判断,500℃时CH3OH的量比300℃时CH3OH的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=1∶2,因此可先求出v(CH3OH),再推算出v(H2)。
(3)a项中均为同一方向的反应速率,故不可判断;b项中由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度一直不变,不可判断。
(4)体积压缩后,v正、v逆均增大,但v正增加的比v逆多,平衡右移,CH3OH的物质的量增加;由于V减小,各物质的物质的量浓度均增加,但[CH3OH]比[H2]增大的多,所以[H2]/[CH3OH]减小。
答案
(1)
减小
(2)
mol·L-1·min-1 (3)cd (4)cd
19.(15分)一定温度下,在容积固定的VL密闭容器中加入nmolA、2nmolB,发生反应:
A(g)+2B(g)
2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)一段时间后上述反应达到平衡。
则下列说法中正确的是________(填字母)。
A.物质A、B的转化率之比为1∶2
B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n-nx)
C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态
D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动
(2)K和x的关系满足K=______________________________________。
在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,平衡______(填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。
①由图可知,反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:
t2时______________________________________________________;
t8时______________________________________________________。
②t2时平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析
(1)转化率=变化量/起始量,故A、B的转化率相等,A项错误;
A(g)+2B(g)
2C(g)
n(始)(mol)n2n0
n(转)(mol)nx2nx2nx
n(平)(mol)n-nx2n-2nx2nx
p1∶p2=(n+2n)∶[(n-nx)+(2n-2nx)+2nx]=3n∶(3n-nx),B项正确;C项说明正、逆反应速率相等,可判断反应达到平衡,正确;D项充入Ar,反应物浓度并没改变,所以平衡不移动,错误。
(2)该反应达到平衡时,平衡常数K=
。
扩大容器体积时,[B]和[C]等比例减小,由于A的浓度不变,此时[C]2/{[A]·[B]2}的值仍然等于K,所以平衡不移动。
(3)由于纵坐标只表示v逆,为了便于求解,在解题时可把v正补上,t2时平衡逆向移动,改变的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时平衡不移动,改变的条件是使用了催化剂。
答案
(1)BC
(2)
C (3)①升温或增大C的浓度 使用催化剂 ②逆反应
③
20.(14分)在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中发生反应:
N2O4(g)
2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,该反应的平衡常数为______________________________,
若温度升高,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是________点。
从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为____________。
(3)25min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8mol·L-1,理由是______________________________________________________
______________________________________________________。
解析
(1)由题图可知,平衡时[NO2]=0.6mol·L-1,[N2O4]=0.4mol·L-1,故该温度下该反应的平衡常数K=
=0.9mol·L-1;升温,反应正向进行(正反应为吸热反应),平衡常数增大。
(2)由题图知,a、b、c、d四点中只有b、d点处于平衡状态;v(NO2)=(0.6mol·L-1-0.2mol·L-1)/10min=0.04mol·L-1·min-1。
(3)利用25min后的物质的浓度变化可知在25min时加入了NO2,其加入的物质的量=(1.0mol·L-1-0.6mol·L-1)×2L=0.8mol。
(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8mol·L-1,则此时Q=1.28mol·L-1>K=0.9mol·L-1,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8mol·L-1。
答案
(1)0.9mol·L-1 增大
(2)bd 0.04mol·L-1·min-1 (3)0.8molNO2 (4)小于 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8mol·L-1,则此时Q=1.28mol·L-1>K=0.9mol·L-1,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8mol·L-1