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化学平衡计算高考复习专题化学反应速率和化学平衡

专题05化学平衡计算

1.在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:

已知

容器

反应物的投入量

的浓度

反应的能量变化

放出akJ

吸收bkJ

吸收ckJ

体系的压强

反应物的转化率

下列说法正确的是

  

A.

B.

C.

D.

2.一定温度下在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中发生反应:

NO2(g)+SO2(g)

SO3(g)+NO(g)。

投入NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经2min达平衡时,NO2的转化率为50%,下列说法正确的是

起始浓度

c(NO2)/(mol·L-1)

0.10

0.20

0.20

c(SO2)/(mol·L-1)

0.10

0.10

0.20

A.容器甲中的反应在前2min的平均速率v(NO)=0.05mol·L-1·min-1

B.容器乙中若起始时改充0.10mol·L-1NO2和0.20mol·L-1SO2,达到平时c(NO)与原平衡相同

C.达到平衡时,容器丙中SO3的体积分数是容器甲中SO3的体积分数的2倍

D.达到平衡时,容器乙中NO2的转化率和容器丙中NO2的转化率相同

3.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4molSO2和2molO2,发生如下反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g) ΔH<0。

2min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4mol,同时放出热量QkJ,则下列分析正确的是(  )

A.在该条件下,反应前后的压强之比为6∶5.3

B.若反应开始时容器容积为2L,则v(SO3)=0.35mol·L-1·min-1

C.若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)>1.4mol

D.若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量小于QkJ

4.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:

下列说法错误的是

A.反应达到平衡时,X的转化率为50%

B.反应可表示为X+3Y

2Z,其平衡常数为1600

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

5.在常温、常压和光照条件下,N2在催化剂表面与H2O发生反应:

2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)。

在2L的密闭容器中,起始反应物用量相同,催化剂的使用情况也相同,控制不同温度分别进行4组实验,3h后测定NH3的生成量,所得数据如下表:

实验级别

实验1

实验2

实验3

实验4

温度/K

303

313

323

353

NH3生成量/10−6mol

4.8

5.9

6.0

2.0

下列说法不正确的是

A.温度为303K时,在3h内用氮气表示的平均反应速率为4×10−7mol·L−1·h−1

B.实验1和实验3中,3h内N2的转化率之比为4:

5

C.分析四组实验数据可得出,温度升高可加快反应速率,也可能减慢反应速率

D.353K时,可能是催化剂催化活性下降或部分水脱离催化剂表面,致使化学反应速率减慢

6.温度为T1℃时,在四个容积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:

2NO(g)+2H2(g)

N2(g)+2H2O(g)ΔH,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数),测得有关实验数据如下:

容器编号

物质的起始浓度/(mol/L)

速率/(mol·L-1·s-1)

物质的平衡浓度/(mol/L)

c(NO)

c(H2)

c(N2)

6×10-3

1×10-3

a×10-3

2×10-4

6×10-3

2×10-3

2a×10-3

1×10-3

6×10-3

b×10-3

2×10-3

6×10-3

4b×10-3

下列说法正确的是()

A.m=2,n=2

B.达到平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1:

2

C.温度升高为T2℃,测得平衡时,容器Ⅱ中c(H2O)=3.8×10-4mol/L,则ΔH>0

D.T1℃时,容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10-4mol,则反应将向逆反应方向进行

7.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:

2NO2(g)

2NO(g)+O2(g)相关数据如下表所示。

下列说法错误的是()

容器

编号

物质的起始浓度

(mol·L-1)

物质的平衡浓度

(mol·L-1)

c(NO2)

c(NO)

c(O2)

c(O2)

0.6

0

0

0.2

0.3

0.5

0.2

0

0.5

0.35

A.容器Ⅰ中发生反应的平衡常数为0.8B.容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆

C.达到平衡时,容器Ⅲ中

>1D.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强之比为16∶17

8.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:

2NO2(g) 

2NO(g)+O2 (g)(正反应吸热)。

实验测得:

 v正= v (NO2 )消耗= k正c2(NO2 ),v逆= v(NO)消耗=2v (O2 )消耗= k逆c2 (NO)·c(O2 ),k正、k逆为速率常数,受温度影响。

下列说法正确的是

容器

编号

物质的起始浓度(mol·L-1)

物质的平衡浓度(mol·L-1)

c(NO2)

c(NO)

c(O2)

c(O2)

0.6

0

0

0.2

0.3

0.5

0.2

 

0

0.5

0.35

 

A.设k为该反应的化学平衡常数,则有k=k逆:

k正

B.达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17

C.容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小

D.若改变温度为T2,且T2>T1,则k正:

k逆<0.8

9.一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中,充入一定量的A和B分别发生下列反应:

3A(g)+B(g)

2C(g)+D(g)+E(s),下列说法正确的是

容器编号

温度/℃

起始物质的量/mol

平衡物质的量/mol

A

B

A

B

容器Ⅰ

300

3

1

0.8

容器Ⅱ

300

6

2

容器Ⅲ

240

3

1

0.4

A.该反应正反应为吸热反应

B.反应达到平衡后加入2molE,A的转化率减小

C.容器Ⅱ达到平衡时B的转化率比容器I大

D.240℃时,该反应的平衡常数K=1.25

10.汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)+2CO(g)

N2(g)+2CO2(g)。

一定温度下,在三个体积均为1.0L恒容密闭容器中发生上述反应,测得有关实验数据如下:

容器

温度/(℃)

起始物质的量(mol)

平衡物质的量(mol)

NO

CO

N2

CO2

N2

CO2

I

400

0.2

0.2

0

0

0.12

II

400

0.4

0.4

0

0

III

300

0

0

0.1

0.2

0.075

下列说法正确是

A.容器I中达到平衡所需时间2s,则v(N2)=0.06mol•L-1·s-1

B.该反应的ΔS<0、ΔH<0

C.达到平衡时,体系中c(CO)关系:

c(CO,容器II)>2c(CO,容器I)

D.若起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol,开始时V正>V逆

11.在三个容积均为1L的恒温恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下发生反应3CO(g)+3H2(g)

(CH3)2O(g)+CO2(g)(不发生其他反应), CO的平衡转化率与温度和压强的关系加下图所示。

容器

起始物质的量/mol

平衡转化率

CO

H2

(CH3)2O

CO2

CO

0.3

0.3

0

0

50%

0.3

0.3

0

0.1

0

0

0.2

0.4

下列说法正确的是()

A.该反应的△H<0,图中压强p1>p2

B.达到平衡时,容器Ⅱ中CO的平衡转化率大于50%

C.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ的总压强之比小于4∶5

D.达到平衡时,容器Ⅲ中n[(CH3)2O]是容器Ⅱ中的2倍

12.一定温度下,在三个容积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:

CH3OH(g)+CO(g)

CH3COOH(g) △H<0。

下列说法正确的是  

容器编号

 温度/K

物质的起始浓度/mol/L

物质的平衡浓度/mol/L

c(CH3OH)

c(CO)

c(CH3COOH)

c(CH3COOH)

I

530

0.50

0.50

0

0.40

II

530

0.20

0.20

0.40

III

510

0

0

0.50

A.达平衡时,容器I与容器II中的总压强之比为3:

4

B.达平衡时,容器II中

比容器I中的大

C.达平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器I中的大

D.达平衡时,容器I中CH3OH 转化率与容器III中CH3COOH 转化率之和小于1

13.在3个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:

SO2(g)+2NO(g)

2NO2(g)+S(s)。

改变容器I的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如下图所示。

下列说法正确的是

A.该反应的ΔH<0

B.T1时,该反应的平衡常数为

C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡,总压强之比小于1:

2

D.若T2

14.温度为T1℃时,在四个容积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:

2NO(g)+2H2(g)

N2(g)+2H2O(g)ΔH,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数),测得有关实验数据如下:

容器编号

物质的起始浓度

(mol/L)

速率

(mol·L-1·s-1)

物质的平衡浓度

(mol/L)

c(NO)

c(H2)

c(N2)

6×10-3

1×10-3

a×10-3

2×10-4

6×10-3

2×10-3

2a×10-3

1×10-3

6×10-3

b×10-3

2×10-3

6×10-3

4b×10-3

下列说法正确的是

A.m=2,n=1

B.达到平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1:

2

C.温度升高为T2℃,测得平衡时,容器Ⅱ中c(H2O)=3.8×10-4mol/L,则ΔH>0

D.T1℃时,容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10-4mol,则反应将向逆反应方向进行

15.研究和深度开发CO、CO2的应用对建生态文明社会具有重要的意义。

(1)CO可用于炼铁,已知:

Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489.0kJ•mol-1,

C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为____________________。

(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。

写出该电池的负极反应式:

__________________。

(3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:

CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。

①线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI______KⅡ (填“>”或“=”或“<”)。

②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

容器

反应物投入量

1molCO2、3molH2

amolCO2、bmolH2、

cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)

若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为____________。

(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2(g)转化为CH4和O2,紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化见图2。

在0~15小时内,CH4的平均生成速率I、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为_____________(填序号)

(5)一种甲醇燃料电池,使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液。

请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式________________;每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_______________。

(6)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。

通常状况下,将amol/L的醋酸与bmol/LBa(OH)2溶液等体积混合后,溶液中:

2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为__________________。

16.(题文)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如下:

(1)反应Ⅰ:

2H2SO4(l)

2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1

反应Ⅲ:

S(s)+O2(g)

SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1

反应Ⅱ的热化学方程式:

________________。

(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。

p2_______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是________________。

(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。

将ii补充完整。

i.SO2+4I-+4H+

S↓+2I2+2H2O

ii.I2+2H2O+_________

_________+_______+2I-

(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:

分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。

(已知:

I2易溶解在KI溶液中)

序号

A

B

C

D

试剂组成

0.4mol·L-1KI

amol·L-1KI

0.2mol·L-1H2SO4

0.2mol·L-1H2SO4

0.2mol·L-1KI

0.0002molI2

实验现象

溶液变黄,一段时间后出现浑浊

溶液变黄,出现浑浊较A快

无明显现象

溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快

 

①B是A的对比实验,则a=__________。

②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。

③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:

________________。

17.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)已知25℃时:

O2(g)+S(s)=SO2(g)  △H=一akJ/mol

O2(g)+2SO2(g)

2S03(g)  △H=-bkJ/mol

写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式:

_______________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应,回答下列相关问题:

①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。

反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_________。

②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。

则P1与P2的大小关系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为______ (用 K、Kg、K。

和“<”“>”或“=”表示)。

(3)常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2 Ka2=1.02×10-7。

①将SO2通入水中反应生成H2SO3。

试计算常温下H2SO3

2H++S032-的平衡常数K=____。

(结果保留小数点后两位数字)

②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中,

=______________。

  

(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液,充分反应后(忽略溶液体积变化),溶液中c(Ca2+)=______。

(已知,常温下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9)

18.氮的固定意义重大,氮肥的大面积使用提高了粮食产量。

(1)目前人工固氮有效且有意义的方法是_______________(用一个化学方程式表示)。

(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(B)+O2(g)

2NO(g),已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol-1、498kJ·mol-1、 632kJ·mol-1,则该反应的△H=____kJ·mol-1。

(3)恒压100 kPa时,反应2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g)

N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则 ____________点对应的压强最大。

②恒压100 kPa、25 ℃时,2NO2(g)

N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为______________,列式计算平衡常数Kp=____________。

(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

(4)室温下,用往射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封,然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。

从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐__________(填“变深”或“变浅”),原因是________________。

[已知2NO2(g)

N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]

19.硝酸是一种重要的化工原料,工业上采用氨的催化氧化法制备硝酸。

(1)已知反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)为放热反应,在恒容容器中能说明该反应达到平衡状态的是(_______)

A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:

2:

3    

B.v正(N2)=v逆(H2)

C.容器内压强保持不变                    

D.混合气体的密度保持不变

(2)理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_____________ (要求答出两点)

⑶合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下表,则400℃时,测得某时刻氮气、氢气、氨气的物质的量浓度分别为1mol·L-1、2mol·L-1、3mol·L-1时,此时刻该反应正反应速率_____逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)

温度/℃

200

300

400

K

1.0

0.86

0.5

(4)消除硝酸工厂尾气的一种方法是用甲烷催化还原氮氧化物,已知:

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1

②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=-67.0kJ·mol-1

则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为___________________________________________

(5)在25℃下,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成____沉淀(填化学式),当两种沉淀共存时,溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)=_________(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)

20.碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。

回答下列问题:

(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+ 15C+5N2==2Al23O27N5+15CO,产物Al23O27N5中氮的化合价为______________________________。

(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:

Al2O3(s)+ 3C(s)==Al2OC(s)+2CO(g)  △H1

2Al2OC(s) + 3C(s)==Al4C3(s) + 2CO(g) △H2

2Al2O3(s)+ 9C(s)==Al4C3(s) + 6CO(g) △H3

①△H3=_________ (用△H1、△H2 表示)。

②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃,该反应的化学方程式为__________________________。

(3)下列是碳热还原制锰合金的三个反应,CO 与CO2 平衡分压比的自然对数值(1nK=2.303lgK)与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数。

分压=总压× 气体的物质的量分数)。

I.Mn3C(s)+4CO2(g)

3MnO(s)+5CO(g) Kp(I)

II.Mn(s)+CO2(g)

MnO(s)+CO(g) Kp(II)

III.Mn3C(s) + CO2(g)

3Mn(s)+2CO(g)  Kp(III)

①△H>0 的反应是__________________  (填“I”“II”或“I”)。

②1200 K时,在一体积为2L的恒容密闭容器中有17.7 gMn3C(s)和0.4molCO2,只发生反应I,5min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min 内V(CO2)=____________。

③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应II,下列能说明反应II达到平衡的是____________  (填字母 )。

A.容器的体积不再改变  B.固体的质量不再改变  C.气体的总质量不再改变

④向恒容密闭容器中加入Mn3C 并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡。

当容器的总压为a kPa时,CO2的转化率为______________;A点对应温度下的Kp(III)=____________。

21.

(1)在一定条件下:

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g),在两个均为2L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2O)/n(CO)]充入H2O(g)和CO,CO的平衡转化率α(CO)与温度的关系如

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