解析:
由题意可知,甲容器中R的体积分数比乙容器中的大,甲容器升高温度,平衡要向正反应方向移动,R的体积分数减小,故最终有可能使甲、乙容器中各物质的体积分数相等,故A正确;由于甲容器中R的体积分数比乙容器中的大,相当于压强越大,R的体积分数越大,说明压强增大,平衡要向逆反应方向移动,故x小于2,M、N均为气态,B项错误;曲线Ⅱ为乙中R的物质的量—时间图象,故C项错误;再向乙中充入1molM和1molN,与甲容器中的平衡完全等效,则平衡时R的物质的量为1.2mol,故D项错误。
答案:
A
7.(2016·东城模拟)一密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,如图表示该反应的速率(v)在某一时间段内的变化。
则下列时间段中,SO3的百分含量最高的是( )
A.t0→t1B.t2→t3
C.t3→t4D.t4→t5
解析:
分析图象可知在t1时刻是升高了反应体系的温度,平衡向左移动,SO3的百分含量降低;在t3时刻是加入了催化剂,平衡不移动;t4时刻是减小了反应体系的压强,平衡左移,SO3的百分含量降低;综合分析t0→t1时间段SO3的百分含量最高,故选A。
答案:
A
8.T℃时在2L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。
反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,Y的体积百分含量与时间关系如图2所示。
则下列结论错误的是( )
A.容器中发生的反应可表示为:
3X(g)+Y(g)2Z(g)
B.保持其他条件不变,升高温度,反应的化学平衡常数K减小
C.反应进行的前4min内,用X表示的反应速率v(X)=0.075mol·(L·min)-1
D.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,则改变的条件是使用催化剂
解析:
由图①可知该反应方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g),故A正确;由图②可知T2>T1,升高温度,V(Y)%减小,平衡正向移动,则反应的化学平衡常数K增大,故B错误;v(X)=
=
=0.075mol·(L·min)-1,故C正确;图③与图①相比,平衡未变,但缩短了到达平衡的时间,应是使用了催化剂,故D正确。
答案:
B
9.(2016·扬州月考)如图所示,甲、乙之间的隔板K可以左右移动,甲中充入2molA和1molB,乙中充入2molC和1molHe,此时K停在0处。
在一定条件下发生可逆反应:
2A(g)+B(g)2C(g),反应达到平衡后,恢复到反应发生前时的温度。
下列有关说法不正确的是( )
A.根据隔板K滑动与否可判断左右两边的反应是否达到平衡
B.达到平衡后,隔板K最终停留在左侧刻度0~2之间
C.达到平衡时,甲容器中C的物质的量大于乙容器中C的物质的量
D.若平衡时K停留在左侧1处,则活塞仍停留在右侧6处
解析:
本题结合压强改变考查平衡的移动知识、判断到达平衡的标志及等效平衡的有关知识。
由题意可知:
2A(g)+B(g)2C(g),由于甲中充入2molA和1molB,所以反应向正反应方向移动。
A中压强降低,所以活塞向甲容器中移动,最多能转化为2molC,但是由于反应是可逆反应,所以C的物质的量在0~2mol之间,所以达到平衡后,隔板K不再滑动,最终停留在左侧刻度0~2之间。
如果不充入He气,甲、乙两容器实质为等效平衡,都相当于2molC。
又因为保持恒压的条件,充入He气,那么乙中2A(g)+B(g)2C(g)反应体系的压强降低,所以到达平衡时,乙向逆方向反应的程度大于甲中,导致到达平衡时甲容器中C的物质的量大于乙容器中C的物质的量。
甲、乙容器中压强相等,若平衡时K停留在左侧1处,则活塞应停留在右侧5~6之间。
所以A、B、C正确,D错误。
答案:
D
10.(2016·河南开封模拟)I2在KI溶液中存在下列平衡:
I2(aq)+I-(aq)I
(aq)。
I2、KI混合溶液中,I
的物质的量浓度c(I
)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
下到说法正确的组合是( )
①反应I2(aq)+I-(aq)I
(aq)的ΔH>0
②若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
③若反应进行到状态D时,一定有v正>v逆
④状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大
⑤保持温度不变,在该混合液中加水,c(I
)/c(I2)将变大
A.②③B.①③⑤
C.③④⑤D.①④⑤
解析:
由图象可知,随温度的升高,c(I
)降低,平衡逆向移动了,则该反应正向是放热反应,ΔH<0,故①错误;由T1到T2,温度升高,平衡逆向移动,所以K1>K2,故②正确;若反应进行到状态D未达平衡,若想达到平衡状态A,仍需正向移动,故v正>v逆,③正确;由状态A到状态B,温度升高,平衡逆向移动,则B状态时c(I2)大,故④错;保持温度不变,在混合液中加水,K=
不变,c(I-)减小,则c(I
)/c(I2)变小,故⑤错。
答案:
A
二、非选择题
11.(2016·重点中学模拟)我国拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。
请回答下列相关问题。
(1)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0。
已知该反应在2404℃时,平衡常数K=6.4×10-3。
①该反应的平衡常数表达式为________。
②该温度下,向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol,平衡时,N2的转化率是________。
(2)用H2或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
如图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2(g)中,NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1>S2,则请在图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
(3)将0.20molNO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①产物N2在6~9min时的平均反应速率v(N2)=________mol·L-1·min-1。
②第12min时改变的反应条件为________(填“升温”或“降温”)。
③反应在第24min时的平衡常数K=________。
若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.06mol,平衡将________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
解析:
(1)①该反应的平衡常数表达式K=
。
②设N2的转化浓度为xmol/L,则
=6.4×10-3,解得x=0.019,故N2的转化率为
×100%=3.8%。
(2)①根据图示,S相同时,T2比T1条件下先达平衡,则T2>T1,T2→T1,温度降低,达平衡时c(NO)减小,平衡正向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。
②T1、S2条件与T1、S1条件相比,由于温度相同,所以所达平衡相同,但S2(3)①6~9min时v(N2)=
v(CO)=
×
=3.3×10-3mol·L-1·min-1。
②第12min时体系中各物质的浓度不变,随后反应向逆反应方向进行,改变的条件只能为升温。
③反应在第24min时已达平衡,c(NO)=0.18mol/L,c(CO)=0.08mol/L,通过计算可得c(N2)=0.01mol/L,c(CO2)=2c(N2)=0.02mol/L,故K=
=
=0.019L·mol-1。
保持温度不变,再充入CO、N2各0.06mol,则c(NO)=0.24mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(N2)=0.07mol/L,c(CO2)=0.02mol/L,此时
=
=0.076(L·mol-1)>K,反应向逆反应方向进行。
答案:
(1)①K=
②3.8%
(2)①< ②
(3)①3.3×10-3 ②升温 ③0.019L·mol-1 逆向
12.(2016·重点中学模拟)甲醇是最简单的饱和醇,也是重要的化学工业基础原料和清洁的液体燃料,广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。
(1)以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)
ΔH=+206.0kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH=-129.0kJ·mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为________。
(2)工业上制备CH3OH的另一工艺为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。
为了探究其反应原理,现进行如下实验,250℃时,在2L固定容积密闭容器内,测得n(CO2)随时间的变化情况如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(CO2)(mol)
0.40
0.35
0.31
0.3
0.3
0.3
①0~3s内用H2表示的平均反应速率v(H2)=________。
②3s后,往容器内通入氖气,正反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③下列选项能说明反应已达平衡状态的是________。
A.v(H2)=3v(CO2)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(CO2)=v正(CH3OH)
D.容器内密度保持不变
(3)甲醇可作为燃料电池的原料。
甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时,b口通入的物质为________,c口通入的物质为________。
②该电池正极的电极反应式为________。
解析:
(1)由Ⅰ+Ⅱ得:
CH4(g)+H2O(g)===CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+206.0kJ·mol-1-129.0kJ·mol-1=+77.0kJ·mol-1。
(2)①0~3s内v(H2)=3v(CO2)=
mol·L-1·s-1=0.05mol·L-1·s-1。
②容器容积固定,通入氖气,各物质浓度不改变,正、逆反应速率均不变。
③反应开始至平衡后,反应速率v(H2)=3v(CO2)不能说明反应已达平衡状态。
(3)①原电池中负极失去电子,经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动。
根据装置图可知氢离子向右侧移动,所以右侧电极是正极,左侧是负极。
在燃料电池中负极是通入可燃物的,即甲醇在左侧通入,所以b处通入的是甲醇,c处通入的是氧气(或空气)。
②由于氢离子向正极移动,所以正极电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O。
答案:
(1)CH4(g)+H2O(g)===CH3OH(g)+H2(g)
ΔH=+77.0kJ/mol
(2)①0.05mol·L-1·s-1 ②不变 ③BC
(3)①CH3OH O2(答空气也正确)
②O2+4H++4e-===2H2O