专题30化学平衡的建立与移动高考化学备考之百强校大题狂练系列Word格式文档下载.docx
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②该反应进行到M点放出的热量______________进行到W点放出的热量(填“>”、“<”或“=”)。
M点时再加入一定量NO,平衡后NO的转化率______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
③反应开始至达到平衡的过程中,容器中下列各项发生变化的是______________(填序号)。
a.混合气体的密度b.逆反应速率
c.单位时间内,N2和NO的消耗量之比d.气体的平均相对分子质量
(3)氢气作为一种理想燃料,但不利于贮存和运输。
利用氢能需要选择合适的储氢材料,镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物:
LaNi5(s)+3H2(g)
LaNi5H6(s)ΔH<0,欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动原理,可改变的条件是______________(填字母编号)。
A.增加LaNi5H6(s)的量B.升高温度
C.使用催化剂D.减小压强
【答案】2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(l)ΔH=-752.1kJ·
mol-16.25×
10-2
或0.44<
不变bcBD
【解析】
试题分析:
本题主要考查热化学方程式的书写,化学平衡图像的分析,化学反应速率和化学平衡常数的计
②反应进行到M点转化NO物质的量小于反应进行到W点转化NO物质的量,反应进行到M点放出的热量
进行到W点放出的热量。
M点时再加入一定量NO,平衡向正反应方向移动,加入NO相当于增大压强(增大压强平衡不移动),平衡后NO的转化率不变。
③a,该反应中所有物质都呈气态,根据质量守恒定律,气体的总质量始终不变,容器容积不变,混合气体的密度始终不变;
b,反应开始逆反应速率为0,反应开始至达到平衡过程中逆反应速率增大,达平衡时逆反应速率不变;
c,单位时间内N2的消耗量表示逆反应速率,单位时间内NO的消耗量表示正反应速率,从反应开始至达到平衡的过程中,逆反应速率增大,正反应速率减小,单位时间内N2和NO的消耗量之比增大;
d,该反应中所有物质都呈气态,根据质量守恒定律,气体的总质量始终不变,该反应反应前后气体分子数不变,气体分子物质的量始终不变,气体的平均相对分子质量始终不变;
从开始至达到平衡的过程,发生变化的是bc,答案选bc。
2.氮元素可形成多种化合物,在工业生产中具有重要价值。
请回答下列问题:
(1)一定温度下,将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行合成氨反应,
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有___________
A.容器内气体的密度不变B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
C.容器内的压强不变D.3v正(H2)=2v逆(NH3)
E.容器内气体的平均相对分子质量不变
F.相同时间内有3molH-H键断裂,有6molN-H键形成
②恒温恒压条件下,为提高合成氨反应中N2和H2的利用率,可采用的方法________________(一种即可)。
(2)一定温度下,2L密闭容器中充入0.40molN2O4,发生反应:
N2O4(g)
2NO2(g),一段时间后达到平衡,测得数据如下:
时间/s
20
40
60
80
100
c(NO2)/(mol/L)
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
①20s内,v(NO2)=___________,该温度下反应的化学平衡常数数值为_________。
②升高温度时,气体颜色加深,则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。
③相同温度下,若开始向该容器中充入0.40molNO2,则达到平衡后:
c(NO2)_____0.15mol·
L-1(填“>
”、“=”或“<
”)
【答案】CE及时将NH3冷却液化分离出去,及时将氮气和氢气进行循环利用0.006mol·
L-1·
s-11.8吸热>
【详解】
(1)①A.反应体系内混合气体质量,容器容积为定值,故混合气体的密度不变,所以混合气体的密度始终保持不变,不能根据混合气体的密度判断反应达到平衡,故不能判断该反应达到化学平衡状态,故A错误;
B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,无法判断各组分的浓度是否继续变化,则无法判断该反应达到化学平衡状态,故B错误;
②恒温恒压条件下,为提高合成氨反应中N2和H2的利用率,可采用的方法及时将NH3冷却液化分离出去,及时将氮气和氢气进行循环利用,
故答案为:
及时将NH3冷却液化分离出去,及时将氮气和氢气进行循环利用;
(2)①20s时NO2的浓度为0.12mol/L,则20s内用二氧化氮表示的平均反应速率
v(NO2)=0.12mol/L/20s=0.006mol•L-1•s-1,故答案为:
0.006;
根据表中数据可知,80s后二氧化氮的浓度不再变化,则80s开始已经达到平衡状态,初始时N2O4的浓度为:
c(N2O4)=0.40mol/2L=0.20mol/L,
N2O4(g)⇌2NO2(g)
开始0.20mol/L0
转化0.15mol/L0.30mol/L
平衡0.05mol/L0.30mol/L
该反应在该温度下的平衡常数K=c2(NO2)/c(N2O4)=0.302/0.05=1.8
1.8;
②升高温度时,气体颜色加深,说明升温后平衡向着正向移动,则正反应为吸热反应,
吸热;
【点睛】本题考查了化学平衡状态的判断依据,化学平衡移动的相关计算,明确三段式在化学平衡计算中的应用方法为解题关键。
本题的易错点为(3)③,要注意充入的N2O4为原来的一半,相当于减压,会导致平衡的移动。
3.防治雾霾天气的主要措施有机动车临时交通管制、工矿企业停业限产、扬尘污染控制等。
(1)PM2.5是环保部门监测空气质量的重要指标。
将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样,测得试样中无机离子(OH-忽略不计)的种类和平均浓度如下表:
离子种类
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
浓度(mol/L)
2.0×
10-6
2.8×
10-5
3.5×
6.0×
则试样的pH为________________________。
(2)一定条件下,以CO和H2合成清洁能源CH3OH,其热化学方程式为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该可逆反应的ΔH__________0(填“>
”“<
”或“=”)。
A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是______________。
压强:
p1__________p2(填“>
在T1条件下,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系:
v(正)___________v(逆)(填“>
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是_________(填字母)。
A.CO的体积分数保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内消耗CO的浓度等于生成CH3OH的浓度
③向恒压密闭容器中充入2molCO和4molH2,在p2、T2条件下达到平衡状态C点,此时容器容积为2L,则在该条件下反应的平衡常数K为_________________________。
【答案】4<
KA=KB>
KC<
>
AC1(L/mol)2
反应过程中密度是恒量,容器内混合气体的密度保持不变,不一定平衡,故不选B;
根据
,反应过程中,气体物质的量是变量,所以平均摩尔质量是变量,容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变,一定平衡,故选C;
单位时间内消耗CO的浓度等于生成CH3OH的浓度,都是正反应速率,不一定平衡,故不选D。
③在p2、T2条件下达到平衡状态C点,CO的平衡转化率为0.5,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
开始2mol4mol0
转化1mol2mol1mol
平衡1mol2mol1mol
1(L/mol)2。
4.硫酸是重要的化工原料,生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。
(1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据下表信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是________。
压强
SO2转化率
温度
1个大气压
5个大气压
10个大气压
15个大气压
400℃
0.9961
0.9972
0.9984
0.9988
500℃
0.9675
0.9767
0.9852
0.9894
600℃
0.8520
0.8897
0.9276
0.9468
(2)反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是________(填字母)。
A.保持温度和容器体积不变,充入1molO2(g)
B.保持温度和容器体积不变,充入2molSO3(g)
C.降低温度
D.在其他条件不变时,减小容器的容积
(3)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如下图所示。
2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。
平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_____K(B)(填“>
”、“<
”或“=”),B点的化学平衡常数是______。
(4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2,t1时刻达到平衡,测得容器中含SO30.18mol。
①tl时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速率发生如下图所示的变化,则改变的条件是________。
A.体积不变,向容器中通入少量O2
B.体积不变,向容器中通入少量SO2
C.缩小容器体积
D.升高温度
E.体积不变,向容器中通入少量氮气
②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,n(SO3)的取值范围是_____________。
【答案】400℃和1个大气压AC=800C向正反应方向0.36mol<
n(SO3)<
0.4mol
D、在其他条件不变时,减小容器的容积,SO2的浓度瞬间增大,之后平衡向气体体积减少的方向移动,即向正反应方向移动,SO2的浓度减小,再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大,所以D错误。
AC;
(3)平衡常数只受温度的影响,温度不变,则压强改变,平衡状态由A变到B时,则K(A)=K(B),由图象知,体系总压强为0.10MPa时SO2的平衡转化率为0.8,则二氧化硫转化物质的量=2.0mol×
0.8=1.6mol,则依据题意建立如下三段式:
2SO3(g)
起始:
2.0mol1.0mo0
转化:
1.6mol0.8mol1.6mol
平衡:
0.4mol0.2mol1.6mol
D.正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,正逆反应速率都增大,逆反应速率大于正反应速率,故D错误;
E.体积不变,向容器中通入少量氮气,总压增大,各气体分压不变,平衡不变,故E错误;
故选C;
②当生成0.18molSO3时,参加反应的氧气的物质的量为x,依据题意建立如下关系:
12
x0.18mol
x=0.18mol×
1/2=0.09mol,继续通入0.20molSO2和0.10molO2,容器内压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动;
假设平衡不移动,此时n(SO3)=0.18×
2=0.36mol,假设0.40molSO2完全生成SO3,根据反应方程式2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)可知,n(SO3)=0.4mol,所以再次达到平衡时,0.36mol<
0.40mol,故答案为:
向正反应方向;
0.36mol<
0.40mol。
【点睛】
本题考查化学平衡移动原理的综合应用,题目设计知识点多,涉及了化学平衡图象、化学平衡常数、化学平衡的计算等,解题时注意看清图象,三段式在平衡计算的应用。