C.c乙>c甲
D.v甲=v丙
4.甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及数量如图所示,三个容器最初的容积相等、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。
下列说法正确的是( )
A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B.平衡时N2O4的百分含量:
乙>甲=丙
C.平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同
D.平衡时混合物的平均相对分子质量:
甲>乙>丙
5.下列反应在常温下均为非自发反应,在高温下仍为非自发反应的是( )
A.Ag2O(s)===2Ag(s)+
O2(g)
B.Fe2O3(s)+
C(s)===2Fe(s)+
CO2(g)
C.N2O4(g)===2NO2(g)
D.6C(s)+6H2O(l)===C6H12O6(s)
6.某温度下的密闭容器中,反应2A(g)
B(g)ΔH<0,达到平衡后,c(A)/c(B)=a,若改变某一条件,反应再次平衡,此时c(A)/c(B)=b,下列叙述正确的是( )
A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充B气体,则a>b
B.保持温度、压强不变,充入惰性气体,则有a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则有a>b
D.若a=b,容器中一定使用了催化剂
7.合成SO3反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),其反应速率可以分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示(单位:
mol·L-1·s-1),则正确的关系为( )
A.v(SO2)=v(O2)=v(SO3)
B.v(O2)=2v(SO3)
C.v(SO2)=v(SO3)
D.v(O2)=2v(SO2)
8.X、Y、Z三种气体,取X和Y按照1∶1物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:
X+2Y
2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2,则Y的转化率最接近于( )
A.33%
B.40%
C.50%
D.65%
9.使2molN2和6molH2混合发生反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应为放热反应)。
下列说法错误的是( )
A.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变大
B.升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的密度不变
C.当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是1∶3
D.当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将逆向移动
10.在一固定容积的密闭容器中,加入4LX(g)和6LY(g),发生如下反应:
X(g)+nY(g)
2R(g)+W(g),反应达到平衡时,测知X和Y的转化率分别为25%和50%,则化学方程式中的n值为( )
A.4
B.3
C.2
D.1
二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分)
11.(双选)在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g)
C(g)+D(g)正反应速率增大的措施是( )
A.减小C或D的浓度
B.增大D的浓度
C.减小B的浓度
D.增大A或B的浓度
12.(双选)对于可逆反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),正反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示,逆反应速率分别用v′(SO2)、v′(O2)、v′(SO3)表示,该反应达平衡时,则下列关系式中正确的是( )
A.v(SO2)=v′(SO2)
B.v(O2)=v(SO3)
C.v(SO3)=2v′(O2)
D.v(SO2)=
v(SO3)
13.(双选)下列说法不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程将导致体系的熵增大
C.吸热反应不可以自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
14.(双选)在一个定容的密闭容器中进行如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。
已知反应过程中的某一时间SO2、O2和SO3的浓度分别为0.1mol·L-1、0.05mol·L-1和0.3mol·L-1。
当反应达平衡时可能存在的数据正确的是 ( )
A.c(SO2)=0.25mol·L-1
B.c(O2)=0.2mol·L-1
C.c(SO2)+c(SO3)=0.15mol·L-1
D.c(SO2)+c(O2)=0.3mol·L-1
15.(双选)将5.6g铁粉投入足量的100mL2mol·L-1稀硫酸中,2min时铁粉刚好完全溶解。
下列有关这个反应的反应速率表示正确的是( )
A.v(Fe)=0.5mol·L-1·min-1
B.v(H2SO4)=0.5mol·L-1·min-1
C.v(FeSO4)=0.5mol·L-1·min-1
D.v(H2)=0.5mol·L-1·min-1
第Ⅱ卷
三、非选择题(共3小题,共30分)
16.在298K时,合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。
在该温度下,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,放出的热量小于92.4kJ,其原因是______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
17.如图表示在密闭容器中反应:
2SO2+O2
2SO3
ΔH<0,达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度的变化情况,ab过程中改变的条件可能是__________;bc过程中改变的条件可能是__________;若增大压强时,反应速度变化情况画在c~d处。
18.苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8),其反应原理是C8H10(g)
C8H8(g)+H2(g) ΔH=+120kJ·mol-1。
在温度T℃下,将0.40mol苯乙烷,充入2L真空密闭容器中发生反应,测定不同时间该容器内气体物质的量,得到数据如下表:
(1)当反应进行到20min时,该段时间内H2的平均反应速率是__________。
(2)该温度下,该反应的化学平衡常数是___________________________________________。
(3)若保持其他条件不变,用0.50molH2(g)和0.50molC8H8(g)合成C8H10(g),当有30kJ热量放出时,该反应中H2的转化率是______________。
此时,该合成反应是否达到了平衡状态?
__________(填“是”或“否”),且该反应______(填序号①“向生成C8H10方向移动”、②“向生成H2方向移动”或③“平衡不移动”)。
(4)对于反应C8H10(g)
C8H8(g)+H2(g),下列说法正确的是________(填字母)。
A.恒温恒容条件下C8H10(g)和C8H8(g)生成速率相等能说明该反应达到平衡状态
B.压强增大该反应的平衡常数也增大
C.在恒温恒压条件下,有2molC8H10(g)在容器中完全反应,该反应的反应热为ΔH1,另有4molC8H10(g)在容器中完全反应,该反应的反应热为ΔH2,则ΔH2=2ΔH1
D.T℃时,当c(C8H10)∶c(C8H8)∶c(H2)=1∶1∶1反应达到平衡。
答案
1.【答案】D
2.【答案】D
【解析】根据v-t图像,对于该可逆反应t1时刻正、逆反应都在进行,0~t1时段v正>v逆,c(Z)在增大;t2时刻v正=v逆,说明反应达到化学平衡状态;t2~t3时段,反应仍在进行,但由于v正=v逆,所以各物质的浓度不再发生变化。
3.【答案】C
【解析】A项,合成氨的逆反应是气体物质的量增大的反应。
甲是恒温恒容条件,丙是恒温恒压条件,达到平衡时,丙的容器的体积大于甲的体积,所以V丙>V甲,错误;B项,乙、丙都是从逆反应开始的,乙是绝热容器,合成氨的反应是放热反应,逆反应是吸热反应,所以乙容器的温度低于丙容器,而温度降低,平衡正向移动,平衡常数增大,所以K乙>K丙,错误;C项,乙是绝热容器,所以达到平衡时容器内的温度低于甲容器,而温度降低平衡正向移动,所以乙中氨气的浓度大于甲中氨气的浓度,c乙>c甲,正确;D项,甲恒温恒容,由于随着反应的进行,气体的物质的量逐渐减小,容器的压强逐渐减小,而丙是恒温恒压,为了维持压强不变,则丙容器的容积增大,物质的量浓度降低,所以反应速率比甲小,即v甲>v乙,错误。
4.【答案】B
【解析】因甲、丙为恒容容器,0.1molN2O4完全转化可得到0.2molNO2,故甲、丙两容器中的化学平衡为等效平衡,反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强,而压强越大,越有利于平衡向生成N2O4的方向进行,B正确;再结合平均相对分子质量与各组分相对分子质量的关系知D错误;虽然乙中转化掉的NO2比甲中多,由勒夏特列原理知,因乙的容积减小导致NO2浓度增大的程度大于因平衡移动使NO2浓度减小的程度,因此,平衡时乙中NO2的浓度大于甲中NO2的浓度,但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡,甲、丙中NO2的浓度应相等,A错误;由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知,若平衡时甲中NO2的转化率为50%,则丙中N2O4的转化率也为50%,C错误。
5.【答案】D
【解析】熵判据是指与外界隔离的体系中,自发过程导致体系的熵增大即化学反应向着熵增加的方向进行。
题中四个反应在常温下不能自发进行,其中A、B、C为熵增大的反应,在高温下可能为自发反应,但D为熵减小的反应,在高温下仍为非自发反应。
6.【答案】A
【解析】A项,对于该反应,由于压强对反应的影响大于浓度的影响,所以在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充B气体,平衡正向移动,则a>b,正确;B项,保持温度、压强不变,充入惰性气体,则容器的容积扩大,反应混合物的压强减小。
根据平衡移动原理:
减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
所以该反应向逆向移动,则有a<b,错误;C项,由于该反应的正反应是放热反应,若其他条件不变,升高温度,则平衡向吸热的逆反应方向移动,a<b,错误;D项,若a=b,即平衡不发生移动,容器中可能使用了催化剂,也可能是改变了其它反应条件,错误。
7.【答案】C
【解析】根据速率之比等于系数之比可以判断C项正确。
8.【答案】D
【解析】常规解法:
“列三量、填对空”,设Y转化的物质的量为x。
=
解之得x=
所以Y的转化率=(
÷n)×100%≈67%。
巧解:
赋值假设法。
此题如果仔细观察,不难发现:
化学方程式中的Y和Z的计量数为2,假定平衡时,赋值生成物Z物质的量为2mol,则Y转化的物质的量也为2mol,X转化的物质的量则为1mol。
反应物总共转化物质的量为3mol;因生成物Z的物质的量为2mol,所以剩余反应物的总物质的量也为3mol。
反应起始时,反应物质的量总共为6mol。
又由于起始时X和Y总物质的量之比为1∶1,所以Y的物质的量为3mol,由此可得:
×100%≈67%。
9.【答案】A
【解析】升高温度,平衡向逆方向移动,由于气体的质量不变,物质的量增大,所以混合气体的平均相对分子质量减小,A错;由于混合气体的质量不变,密闭容器的体积不变,其密度不变,B正确;N2和H2起始浓度之比与消耗的物质的量之比相同,达到平衡后浓度之比也相同,C正确;压强不变,加入稀有气体,混合气体的压强增大,要维持压强不变,相当于减少压强,平衡向气体体积增大的方向移动,即逆方向移动,D正确。
10.【答案】B
【解析】设反应消耗X的体积为x。
据题意
解得:
11.【答案】BD
【解析】减小物质的浓度,速率应减小(包括正反应速率和逆反应速率),而增大D的浓度的瞬间是逆反应速率增大,正反应速率在这一瞬间不变,而后才增大,所以B正确,增大A或B的浓度,正反应速率增大,逆反应速率开始不变,D正确。
12.【答案】AC
【解析】对于正反应有v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2,对于逆反应有v′(SO2)∶v′(O2)∶v′(SO3)=2∶1∶2,而达到平衡时有v(SO2)=v′(SO2)、v(O2)=v′(O2)、v(SO3)=v′(SO3)。
13.【答案】BC
【解析】体系无序性越高,熵值越大。
14.【答案】AD
【解析】题中所给的反应状态可能是平衡状态,也可能是非平衡状态。
若反应逆向进行建立平衡,使0.3mol·L-1的SO3全部反应完,共有SO20.4mol·L-1,O20.2mol·L-1,但在可逆反应中,任何一种物质的浓度不可能为0,所以A可能而B不可能。
C项,最简单的解法是抓住S原子守恒,由题意可知,无论何时都会有c(SO2)+c(SO3)=0.4mol·L-1,不对;D项,要通过化学方程式计算。
首先由于SO3的浓度是0.3mol·L-1时O2的浓度是0.05mol·L-1(两者的和大于0.3),所以反应必须逆向移动才可能使两者之和为0.3mol·L-1。
设有xmol·L-1SO3分解,则其生成的O2必为
mol·L-1,则列出方程:
(0.3-x)+(0.05+
)=0.3,解得x=0.1mol·L-1,所以当该反应向逆反应方向移动时有0.1mol·L-1SO3分解(剩余0.2mol·L-1的SO3,生成0.05mol·L-1的O2),此时,O2的浓度为0.1mol·L-1,两者浓度之和为0.3mol·L-1,正确。
15.【答案】BC
【解析】根据反应速率计算公式,需要计算2min时间内反应物浓度的变化量,在反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑中,溶液中溶质浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。
5.6gFe的物质的量=
=0.1mol,故n(H2SO4)消耗=n(FeSO4)生成=0.1mol,所以v(H2SO4)消耗=v(FeSO4)生成=
=0.5mol·L-1·min-1。
16.【答案】热化学方程式表明,1molN2和3molH2反应生成2molNH3时放出的热量为92.4kJ。
但N2跟H2化合生成NH3的反应是可逆反应,在密闭容器中,反应达到平衡时,1molN2和3molH2不能完全反应生成2molNH3,因此放出的热量小于92.4kJ
17.【答案】升温 减小生成物的浓度
【解析】根据图可知,在a时刻,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率大于正反应速率,即平衡逆向移动,因为反应的ΔH<0,根据影响化学反应速率和化学平衡的条件可知,a~b过程中改变的条件可能是升温;在b时刻,正反应速率不变,逆反应速率减小,且正反应速率大于逆反应速率,即平衡正向移动,根据影响化学反应速率和化学平衡的条件可知,b~c过程中改变的条件可能是减小生成物的浓度;在b~c过程后,若增大压强,正、逆反应速率都会增大,由于正反应为体积缩小的反应,所以平衡正向移动,根据压强对化学反应速率的影响可画出相关图像。
18.【答案】
(1)0.004mol·L-1·min-1
(2)0.1
(3)50% 否 ① (4)A
【解析】
(1)根据表中数据可知反应进行到20min时n(C8H10)=0.24mol,则消耗苯乙烷的物质的量是0.4mol-0.24mol=0.16mol,根据方程式可知生成氢气是0.16mol,氢气浓度是0.16mol÷2L=0.08mol·L-1,所以氢气的平均反应速率是
=0.004mol·L-1min-1。
(2)根据表中数据可知平衡时n(C8H8)=0.2mol,则消耗苯乙烷和生成的氢气均是0.2mol,因此剩余苯乙烷是0.4mol-0.2mol=0.2mol,三种物质的浓度均是0.1mol·L-1,所以该温度下的平衡常数K=
=0.1。
(3)根据化学方程式可知,当有30kJ热量放出时,消耗氢气的物质的量是
=0.25mol,所以氢气的转化率是
×100%=50%。
此时容器中三种物质的物质的量均是0.25mol,浓度均是0.125mol,则此时浓度商=
=8<10,所以反应没有达到平衡状态。
(4)A项,恒温恒容条件下C8H10(g)和C8H8(g)生成速率相等,由于反应速率的方向是相反的,因此根据方程式可知满足正、逆反应速率相等能说明该反应达到平衡状态,正确;B项,平衡常数只与温度有关系,压强增大该反应的平衡常数不变,错误;C项,反应热只与化学方程式中的化学计量数有关系,错误;D项,T℃时,当c(C8H10)∶c(C8H8)∶c(H2)=1∶1∶1反应不一定达到平衡,因为不能说明正、逆反应速率是否相等,错误。