答案:
1)五氧化二钒(V2O5);大于;2)在450℃时,2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ;3)bd;4)0.036;向正反应方向;0.36;0.40。
解析:
此题考查了工业制硫酸、化学平衡常数、热化学方程式、化学平衡状态、有关化学平衡的计算等知识。
1)工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒;该反应正向放热,故温度越高化学平衡常数越小;2)热化学方程式表示的是450℃时,2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ;3)根据化学平衡状态的特征,容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时,说明反应达到平衡状态;4)当达到平衡时,容器中SO3的物质的量为0.18mol,则v(SO3)=0.072mol.L-1.min-1,则v(O2)=0.036mol.L-1.min-1;再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时,平衡向正反应方向移动,在此达到平衡时,SO3的物质的量介于0.36和0.40之间。
(2011上海25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1km,压强增大约25000~30000 kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:
SiO2(s) +4HF(g)SiF4(g)+ 2H2O(g) △H =-148.9 kJ
根据题意完成下列填空:
(1)在地壳深处容易有 气体逸出,在地壳浅处容易有 沉积。
(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应 (选填编号)。
a.一定向正反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, (选填编号)。
a.2v正(HF)=v逆(H2O) b.v(H2O)=2v(SiF4)
c.SiO2的质量保持不变 d.反应物不再转化为生成物
(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间8.0 min,容器内气体的密度增大了0.12 g/L,在这段时间内HF的平均反应速率为 。
解析:
本题考察外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数和化学平衡状态的的理解以及反应速率的有关计算。
由于反应吸热,平衡常数K值变大,说明温度降低。
答案:
(1)SiF4 H2O SiO2
(2)ad
(3)bc
(4)0.0010mol(L·min)
[2012·上海卷化学 31~34] 用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。
工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g) △H =Q(Q<0)
完成下列填空:
31.在一定温度下进行上述反应,若反应容器的容积为2 L,3 min后达到平衡,测得固体的质量增加了2.80 g,则H2的平均反应速率___ mol/(L·min);该反应的平衡常数表达式K=_____
32.上述反应达到平衡后,下列说法正确的是_。
a.其他条件不变,压强增大,平衡常数K减小
b.其他条件不变,温度升高,平衡常数K减小
c.其他条件不变,增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d.其他条件不变,增大HCl物质的量平衡向左移动
33.一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是__。
a.3v逆(N2)=v正(H2) b.v正(HCl)=4v逆(SiCl4)
c.混合气体密度保持不变 d.c(N2):
c(H2):
c(HCl)=1:
3:
6
34.若平衡时H2和HCl的物质的量之比为,保持其它条件不变,降低温度后达到新的平衡时,H2和HCl的物质的量之比___(填“>”、“=”或“<”)。
[2010·全国大纲卷二 27](5分)向2L密闭容器中通入a mol 气体 A和b mol 气体B,在一定条件下发生反应:
已知:
平均反应速率;反应2min 时,A的浓度减少了,B的物质的量减少了mol ,有a mol D生成。
回答下列问题:
(1)反应2min内,= ,=_________________
(2)化学方程式中, 、 、
(3)反应平衡时,D为2a mol, 则B的转化率为
(4)如果只升高反应温度,其他反应条件不变,平衡时D为 1.5a mol 则该反应的△H 0;(填“>、<或=”)
(5)如果其他条件不变,将容器的容积变为1L,进行同样的实验,则与上述反应比较:
①反应速率________________(填:
“增大”“减小或“不变”)。
理由是________________;
②平衡时反应物的转化率 (填:
“增大”“减小或“不变”)
理由是________________;
(5)①增大 体积减小,反应物的浓度增大, 因而使反应速率增大(2分)
②减小 体积减小,气体的压强增大,平衡向气体分子数少的方向(即逆反应方向)移动,因而反应物转换率减小(2分)
(08江苏卷)将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应:
2SO2+O2 2SO3(正反应放热)。
反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。
(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是 。
(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等 b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变 d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是 。
(填字母)
a.向装置中再充入N2 b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂 d.升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?
答案:
(1)bc
(2)b
(3)消耗的O2物质的量:
生成的SO3物质的量:
SO2和SO3的物质的量和:
反应前的SO2物质的量:
SO2的转化率:
(4)在给定的条件下,溶液呈强酸性,BaSO3不会沉淀。
因此BaSO4的质量
(09江苏卷20)(10分)联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料。
N2H4与N2O4反应能放出大量的热。
已知:
2NO2(g)N2O4(g) △H=-57.20kJ·mol-1。
一定温度下,在密闭容器中反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡。
其他条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母)
A.减小NO2的浓度 B.降低温度 C.增加NO2的浓度 D.升高温度
(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量。
则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H= kJ·mol-1
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300 mol·L-1、c(N2O4)=0.0120 mol·L-1。
计算反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K。
(4)现用一定量的Cu与足量的浓HNO3反应,制得1.00L已达到平衡的N2H4和NO2的混合气体(17℃、1.01×105Pa),理论上至少需消耗Cu多少克?
答案:
(1)BC
(2)-1224.96
(3)根据题意知平衡时:
;
K=
答:
平衡常数为13.3。
(4)由(3)可知,在17℃、1.01×105Pa达到平衡时,1.00L混合气体中:
则
由===可得
答:
理论上至少需消耗Cu 1.73 g.
[2010·海南卷化学 14] (8分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=_____________,△H________0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。
求该时间范围内反应的平均反应速率υ(C02)= _____________、CO的平衡转化率= _____________:
(3)欲提高
(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____________。
A.减少Fe的量 B.增加Fe203的量 C.移出部分C02
D.提高反应温度 E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
答案
[2012·海南化学卷15](9分)已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
|温度/ ℃
700
900
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,△H 0(填“<”“ >”“ =”);
(2)830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1。
,则6s时c(A)= mol·L-1, C的物质的量为 mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为 ,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率为 ;
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母):
a.压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为 。
【答案】
(1)fc〓C〓cDc〓A〓c〓B〓 <
(2)0.022 mol·L-1 0.09mol 80% 80%
(3)c
(4)2.5
【解析】
(1)因反应中的物质都是气体,据平衡常数的定义可知其K=fc〓C〓cDc〓A〓c〓B〓;由表中数据可知,温度升高,K值减小,说明升高温度向吸热的逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0。
(2)υ(A)=0.003 mol·L-1·s-1 ,则6s后A减少的浓度c(A)= υ(A)t=0.018 mol·L-1,故剩余的A的浓度为f0.2mol5L-0.018 mol·L-1=0.022 mol·L-1;A减少的物质的量为0.018 mol·L-1×5L=0.09mol,根据方程式的系数关系,生成的C的物质的量也为0.09mol。
设830℃达平衡时,转化的A的浓度为x,则:
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.04 0.16 0 0
转化浓度(mol·L-1) x x x x
平衡浓度(mol·L-1) 0.04-x 0.16-x x x
有:
fx×x〓 0.04-x〓×〓0.16-x=1, 解得x =0.032,故A的转化率α(A)=f0.032 mol·L-10.04 mol·L-1×100%=80%;由于容器的体积是固定的,通入氩气后各组分的浓度不变,反应速率不改变,平衡不移动。
(3)由于该反应是气体分子数不变的反应,容器中压强、气体的密度都永远不变,故a、b错;c(A)随反应的进行要减小,故c可以;不论是否达平衡,单位时间里生成C和D的物质的量永远相等,故d错。
(4)反应“ C(g)+D(g)A(g)+B(g)”与“A(g)+B(g)C(g)+D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1200℃时,C(g)+D(g)A(g)+B(g)的K=f10.4=2.5。
[2008·广东卷化学 24]科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。
曾有实验报道:
在常温、常压、学照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。
进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3 h):
T/K
303
313
323
353
NH3生成量/(10-6mol)
4.8