由p1到p2,压强增大,平衡右移(注意Y为固体),Z的体积分数增大,D项正确。
9.符合图1、图2的反应是( )
A.X+3Y2Z ΔH>0
B.X+3Y2Z ΔH<0
C.X+2Y3Z ΔH<0
D.5X+3Y4Z ΔH<0
答案 B
解析 由图1中X、Y、Z浓度的改变量可得反应的化学方程式:
X+3Y2Z;由图2知T2>T1(T2先到达平衡),平衡时Z%随着温度升高而降低,所以正反应为放热反应,ΔH<0,故B选项正确。
10.已知甲为恒温、恒压容器,乙为恒温、恒容容器。
两容器中均充入1molN2、3molH2,初始时两容器的温度、体积相同。
一段时间后反应达到平衡,为使两容器中的N2在平衡混合物中的物质的量分数相同,下列措施中可行的是( )
A.向甲容器中充入一定量的氦气
B.向乙容器中充入一定量的N2
C.升高乙容器的温度
D.增大甲容器的压强
答案 A
解析 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),恒温、恒压条件下,有利于反应正向进行。
A项可以使甲、乙容器体积相同,从而与乙相同;B项可以使乙中N2体积分数进一步升高,从而不能与甲相同。
11.在相同温度下(T=500K),有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,甲容器中充入1gSO2和1gO2,乙容器中充入2gSO2和2gO2。
下列叙述中错误的是( )
A.化学反应速率:
乙>甲
B.平衡时O2的浓度:
乙>甲
C.平衡时SO2的转化率:
乙>甲
D.平衡时SO2的体积分数:
乙>甲
答案 D
解析 浓度越大反应速率越快,故A正确。
分析B、C、D则要进行平衡的比较,常用画图法(将乙分装于两个与乙同体积的容器中,再混合压缩在与乙等体积的一个容器中):
12.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氨水中加酸,NH的浓度增大
B.合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
D.合成氨控制在500℃左右的温度
答案 D
解析 合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,将温度控制在500℃左右时,升高了温度,平衡向逆反应方向移动,但加快了反应速率,故不能用勒夏特列原理解释。
13.右图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。
图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是( )
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气态
C.X和Y中最多只有一种为气态,Z为气态
D.上述反应的逆反应的ΔH>0
答案 C
解析 本题通过图像考查外界条件(温度、压强)对平衡移动(Z的体积分数)的影响,主要考查逻辑推理和识图能力。
由图像可知,随温度升高Z的体积分数增大,该反应为吸热反应,A、D错。
相同温度下,1000kPa比10kPa时Z的体积分数小,说明增加压强平衡左移,X、Y中至少有一种不是气体,B错,故选C。
14.在一密闭烧瓶中,在25℃时存在如下平衡:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,将烧瓶置于100℃的水中,则下列几项性质中不会改变的是( )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度
A.①和③B.②和④
C.④和⑤D.③和⑤
答案 D
解析 由2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0知,该正反应为气体体积减小的放热反应,将烧瓶置于100℃的水中,相当于给烧瓶加热,平衡向逆反应方向移动,故①颜色变深;②平均相对分子质量=,气体质量不变,但物质的量增大,故平均相对分子质量减小;③质量不变;④物质的量增大,压强增大;⑤ρ=不变。
15.某温度时,N2+3H22NH3的平衡常数K=a,则此温度下,NH33/2H2+1/2N2的平衡常数为( )
A.a-1/2 B.a1/2 C.a D.a-2
答案 A
解析 K==a,而NH3H2+N2的平衡常数K′==a-。
第Ⅱ卷(非选择题,共55分)
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(10分)在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是________;N2和H2的转化率比是________。
(2)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__________,密度__________。
(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
达到新平衡后,容器内温度________(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
答案
(1)1∶3 1∶1
(2)变小 不变 (3)逆向
(4)向左移动 小于
解析
(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3,反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3,故平衡时n(N2)∶n(H2)=1∶3,所以c(N2)∶c(H2)=1∶3,转化率之比为1∶1。
(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由ρ=知密度不变。
(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小压强,使平衡逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,根据勒夏特列原理,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。
17.(6分)T℃时,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示,若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示。
根据以上条件,回答下列问题:
(1)A与B反应生成C的化学方程式为___________________________________________,
正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)t1min后,改变下列某一条件,能使平衡向逆反应方向移动的有__________(填字母序号)。
A.保持其他条件不变,增大压强
B.保持容器总体积不变,通入少量稀有气体
C.保持其他条件不变,升高温度
答案
(1)A(g)+3B(g)2C(g) 放热
(2)C
解析
(1)由图(Ⅰ)可知,A、B为反应物,C为生成物,其变化量之比Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=0.2∶0.6∶0.4=1∶3∶2,所以反应方程式为A(g)+3B(g)2C(g);由图(Ⅱ)可知T1>T2,升温B的体积分数增加,说明升温平衡逆向移动,则说明逆向为吸热反应,正向为放热反应。
(2)A项,增压平衡向体积减小即正向移动;B项,体积不变,充入稀有气体,平衡不移动;C项,升温,平衡向吸热即逆向移动。
18.(10分)一定条件下,在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=__________;根据下图,升高温度,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)500℃时,从反应开始到达到化学平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是____________________(用nB,tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是________(填字母,下同)。
a.v生成(CH3OH)=v消耗(CO)
b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变
d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的1/2,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是____________________________________________________________________。
a.c(H2)减小
b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加
d.重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小
答案
(1) 减小
(2)mol·L-1·min-1 (3)cd (4)cd
解析
(1)根据所给图像判断,500℃时CH3OH的量比300℃时CH3OH的量少,说明升高温度平衡逆向移动,K值减小。
(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=1∶2,因此可先求出v(CH3OH),再推算出v(H2)。
(3)a项中均为同一方向的反应速率,故不可判断;b项中由于气体的总质量为定值,且容器的体积保持不变,故密度一直不变,不可判断。
(4)体积压缩后,v正、v逆均增大,但v正增加的比v逆多,平衡右移,CH3OH的物质的量增加;由于V减小,各物质的物质的量浓度均增加,但c(CH3OH)比c(H2)增大的多,所以c(H2)/c(CH3OH)减小。
19.(15分)一定温度下,在容积固定的VL密闭容器中加入nmolA、2nmolB,发生反应:
A(g)+2B(g)2C(g)
ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)一段时间后上述反应达到平衡。
则下列说法中正确的是________(填字母)。
A.物质A、B的转化率之比为1∶2
B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n∶(3n-nx)
C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态
D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动
(2)K和x的关系满足K=____________。
在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,平衡________(填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。
①由图可知,反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:
t2时________________________________________________________________________;
t8时________________________________________________________________________。
②t2时平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系线。
答案
(1)BC
(2) C (3)①升温或增大C的浓度 使用催化剂 ②逆反应
③
解析
(1)转化率=变化量/起始量,故A、B的转化率相等,A项错误;
A(g)+2B(g)2C(g)
n(始)(mol) n 2n 0
n(转)(mol) nx 2nx 2nx
n(平)(mol)n-nx2n-2nx 2nx
p1∶p2=(n+2n)∶[(n-nx)+(2n-2nx)+2nx]=3n∶(3n-nx),B项正确;C项说明正、逆反应速率相等,可判断反应达到平衡;D项充入Ar,反应物浓度并没改变,所以平衡不移动。
(2)该反应达到平衡时,平衡常数K=c2(C)/[c(A)·c2(B)]。
扩大容器体积时,c(B)和c(C)等比例减小,由于A的浓度不变,此时c2(C)/[c(A)·c2(B)]的值仍然等于K,所以平衡不移动。
(3)由于纵坐标只表示v逆,为了便于求解,在解题时可把v正补上,t2时平衡逆向移动,改变的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时平衡不移动,改变的条件是使用了催化剂。
20.(14分)在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中发生反应:
N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,该反应的平衡常数为______________,若温度升高,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是________点。
从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为____________。
(3)25min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8mol·L-1,理由是________________________________________________________________________。
答案
(1)0.9 增大
(2)bd 0.04mol·L-1·min-1 (3)0.8molNO2
(4)小于 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8mol·L-1
解析
(1)由题图可知,平衡时c(NO2)=0.6mol·L-1,c(N2O4)=0.4mol·L-1,故该温度下该反应的平衡常数K=0.62/0.4=0.9;升温,反应正向进行(正反应为吸热反应),平衡常数增大。
(2)由题图知,a、b、c、d四点中只有b、d点处于平衡状态;
v(NO2)=(0.6mol·L-1-0.2mol·L-1)/10min=0.04mol·L-1·min-1。
(3)利用25min后的物质的浓度变化可知在25min时加入了NO2,其加入的物质的量=
(1.0mol·L-1-0.6mol·L-1)×2L=0.8mol。
(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8mol·L-1,则此时Q=1.28>K=0.9,平衡要逆向移动,使二氧化氮的浓度降低,所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8mol·L-1。