[解析] 在前50秒,C的浓度变化量为0.08mol/L,所以反应速率=0.08/50=1.6×10-3mol/(L·s),A项正确;在250秒到平衡,C的浓度为0.10mol/L,根据方程式计算,平衡时A的浓度为0.4mol/L,B的浓度为0.1mol/L,则平衡常数=0.1×0.1/0.4=0.025,B项正确;保持其他条件不变,升温,平衡时B的浓度比原来多,则说明平衡正向移动,即正反应为吸热反应,C项错误;再充入1molA,相对于加压到原来的2倍压强,平衡逆向移动,C的浓度比原来的浓度大,但小于原来的2倍,D项正确。
[答案] C
8.(2017·资阳模拟)一定温度下,有两个体积均为2L的恒容密闭容器I和II,向I中加入1molCO和2molH2,向II中加入2molCO和4molH2,均发生下列反应并建立平衡:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
测得不同温度下CO平衡转化率如右图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.N点化学平衡常数K=0.59
C.L、M两点容器内压强:
P(M)>2P(L)
D.向N点平衡体系中再加入1molCH3OH,建立新平衡时被分解的CH3OH物质的量大于0.4mol
[解析] 由图象分析可知,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应中CO转化率随温度升高减小,说明升温逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;根据化学平衡三段式列式计算M点平衡浓度,CO的转化率为60%,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),
起始量(mol/L)120
变化量(mol/L)0.61.20.6
平衡量(mol/L)0.40.80.6
计算平衡常数K=
=
=2.34,平衡常数随温度变化,M、N点温度相同,化学平衡常数相同,B项错误;L、M两点容器内压强之比等于气体的物质的量之比等于1∶2,P(M)=2P(L),但温度升高,M点压强增大,P(M)>2P(L),C项正确;N点平衡体系中再加入1molCH3OH,相当于Ⅰ中再加入1molCO和2molH2,最后达到平衡状态和Ⅱ中加入2molCO和4molH2的平衡状态相同,甲醇最后平衡状态为1.2mol,CO转化率60%,则相当于逆向进行甲醇分解率为40%,加入1mol甲醇增大压强平衡正向进行,则分解率小于40%,分解的甲醇小于0.4mol,D项错误。
[答案] C
9.(2017·湖南十校联考)在某温度T℃时,将N2O4、NO2分别充入两个各为1L的密闭容器中。
反应过程中浓度变化如下:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0
下列说法不正确的是( )
A.平衡时,Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)>α(NO2)
B.平衡后,升高相同温度,以N2O4表示的反应速率v(Ⅰ)<v(Ⅱ)
C.平衡时,Ⅰ、Ⅱ中上述正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ)
D.平衡后,升高温度,Ⅰ、Ⅱ中气体颜色都将加深
[解析] Ⅰ中,α(N2O4)=(0.100mol·L-1-0.040mol·L-1)÷0.100mol·L-1=0.6,Ⅱ中α(NO2)=(0.100mol·L-1-0.0716mol·L-1)÷0.100mol·L-1=0.284,故Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)>α(NO2),A正确;由表格数据可知,平衡时c(N2O4):
Ⅰ>Ⅱ,故以N2O4表示反应速率v(Ⅰ)>v(Ⅱ),升高相同温度,以N2O4表示的反应速率v(Ⅰ)>v(Ⅱ),B错误;平衡常数只与温度有关,温度相同,平衡常数相同,故K(Ⅰ)=K(Ⅱ),C正确;因为2NO2N2O4(g) ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,NO2浓度增大,颜色变深,D正确。
[答案] B
10.(2017·吉林质检)在一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。
2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol·L-1。
下列判断错误的是( )
A.平衡常数约为0.3
B.B的转化率为40%
C.A的平均反应速率为0.3mol·L-1·min-1
D.若混合气体的相对分子质量不变则表明该反应达到平衡状态
[解析] 平衡时生成的C的物质的量为0.2mol·L-1×2L=0.4mol,物质的量之比等于化学计量数之比,故0.4mol∶0.8mol=x∶2,解得x=1,依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度;
3A(g)+B(g)C(g)+2D(g)
起始量(mol·L-1)1.50.500
变化量(mol·L-1)0.60.20.20.4
平衡量(mol·L-1)0.90.30.20.4
K=
≈0.146,A错误;2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,由方程式3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)可知,参加反应的B的物质的量为0.8mol×
=0.4mol,故B的转化率为
×100%=40%,B正确;2min内生成0.8molD,故2min内D的反应速率v(D)=
=0.2mol·L-1·min-1,速率之比等于化学计量数之比,故v(A)=
v(D)=
×0.2mol·L-1·min-1=0.3mol·L-1·min-1,C正确;因为该反应前后气体体积变小,而反应前后气体质量守恒,所以相对分子质量在反应进行过程中是变化的,当相对分子质量不变时则说明反应达到平衡状态,D正确。
[答案] A
11.(2017·郴州质检三)在容积均为1L的三个密闭容器中,分别放入铁粉并充入1molCO,控制在不同温度下发生反应:
Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g),当反应进行到5min时,测得CO的体积分数与温度的关系如图所示。
下列说法一定正确的是( )
A.反应进行到5min时,b容器中v(正)=v(逆)
B.正反应为吸热反应,平衡常数:
K(T1)>K(T2)
C.b中v(正)大于a中v(逆)
D.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>c>a
[解析] 5min时,b容器中的反应不一定是平衡状态,则v(正)、v(逆)不一定相等,A项错误;温度越高,反应速率越快,根据b、c两点可知,升高温度,平衡逆向移动,说明正反应为放热反应,B项错误;b的温度高于a,因此b中v(正)大于a中v(逆),C项正确;根据B的分析,正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为a>b>c,D项错误。
[答案] C
12.(2017·烟台模拟)研究氮氧化物的反应机理,对于消除对环境的污染有重要意义。
升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。
某化学小组为研究该特殊现象的实质原因,查阅资料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)N2O2(快) ΔH1<0
v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) ΔH2<0
v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)
请回答下列问题:
(1)反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。
一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,请写出k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=________,升高温度,K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率是反应②。
反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________(填“>”“<”或“=”)E2。
根据速率方程分析,升高温度该反应速率减小的原因是________。
A.k2正增大,c(N2O2)增大
B.k2正减小,c(N2O2)减小
C.k2正增大,c(N2O2)减小
D.k2正减小,c(N2O2)增大
由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用下图表示。
当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为________(填字母)。
[解析]
(1)①2NO(g)N2O2(g) ΔH1<0,②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2<0,根据盖斯定律,将①+②,得:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2;2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,平衡常数K=
=
×
×
,平衡时,v2正=v2逆,v1正=v1逆,因此K=
;该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,K值减小。
(2)反应的活化能越小,反应速率越快,决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②,反应②速率较慢,活化能较大,即E1<E2;根据速率方程,A项,k2正增大,c(N2O2)增大,v2正增大,与题意不符,错误;B项,k2正减小,c(N2O2)减小,v2正减小,与题意符合,正确;C项,k2增大,c(N2O2)减小,v2正的变化无法判断,与题意不符,错误;D项,k2正减小,c(N2O2)增大,v2正的变化无法判断,与题意不符,错误;根据上述分析,升高温度,v2正减小,平衡向逆反应方向移动,c(O2)增大,因此当x点升高到某一温度时,c(O2)增大,v2正减小,符合条件的为点a。
[答案]
(1)ΔH1+ΔH2
减小
(2)< B a
13.(2017·保定一模)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。
其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。
因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。
请回答下列问题:
(1)汽车尾气中有NOx和CO生成:
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0,在恒温、恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是________。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2
D.氧气的转化率不再变化
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1,写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式________。
②洗涤含SO2的烟气。
下列可作为洗涤含SO2的烟气的洗涤剂的是_____。
A.浓氨水
B.碳酸氢钠饱和溶液
C.FeCl2饱和溶液
D.酸性CaCl2饱和溶液
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________,在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在________K左右。
(4)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。
活性炭可处理大气污染物NO。
在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。
当温度分别在T1℃和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.10
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式________。
②若T1<T2,则该反应的ΔH________O(填”>”、“<”或“=”)。
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为________。
[解析]
(1)密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,混合气体的密度不再变化不能说明反应达到平衡状态,A项错误;反应前后体积不变,因此混合气体的压强始终不变,不能据此说明反应达到平衡状态,B项错误;N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2不能说明正逆反应速率相等,不能据此说明反应达到平衡状态,C项错误;氧气的转化率不再变化说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,D项正确。
(2)①已知:
ⅰ.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1,ⅱ.C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1,利用盖斯定律,将ⅱ-ⅰ可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=(-110.5kJ·mol-1)-(-241.8kJ·mol-1)=+131.3kJ·mol-1;②洗涤含SO2的烟气,根据酸性氧化物的性质选浓氨水和碳酸氢钠饱和溶液,答案选AB;(3)由于该反应是放热反应,升高温度反应更有利于向逆反应方向进行,所以若不使用CO,温度超过775℃,NO的分解率降低;根据曲线I可知在n(NO)/n(CO)=1的条件下,温度为870℃左右时转化率最高,因此应控制最佳温度在870℃左右。
(4)①由表中数据可知,C、NO、E、F的化学计量数之比为(3.000-2.960)∶(0.10-0.020)∶0.040∶0.040=1∶2∶1∶1,反应中C被氧化,结合原子守恒可知,生成物为N2与CO2,且该反应为可逆反应,反应方程式为C+2NON2+CO2;②若T1<T2,升高温度NO转化率降低,正反应是放热反应,则该反应的ΔH<0;③反应C+2NON2+CO2是一个气体体积不变的反应,而反应物只有一种,故加入NO气体,建立的平衡和原平衡为等效平衡,原平衡中NO转化率为(0.10-0.020)/0.10×100%=80%,则达到新平衡时NO的转化率为80%。
[答案]
(1)D
(2)①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1 ②AB (3)NO分解反应是放热反应,升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分,其他合理说法也得分) 870 (4)①C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) ②< ③80%