11.下列叙述与图像对应符合的是( )
A.图①对于达到平衡状态的N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.图②p2>p1,T1>T2
C.图③表示的化学方程式为2A===B+3C
D.图④对于反应2X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0,y可以表示Y的百分含量
答案 B
解析 由题中A图可以看出平衡逆向移动,如果在t0时刻充入了一定量的NH3,v(正)应与平衡点相连,A项错误;由先拐先平知p2>p1,T1>T2,B项正确;C项表示的应是可逆反应(因为反应物和生成物均存在),C项错误;温度升高,平衡逆向移动,Y的百分含量增大,D项错误。
二、非选择题
12.(2014·大纲全国)反应AX3(g)+X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。
起始时AX3和X2均为0.2mol。
反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
(1)列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)=________。
(2)图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为________(填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:
b________、c________。
(3)用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为________;实验α和c的平衡转化率:
αa为________、αc为________。
答案
(1)
=1.7×10-4mol·L-1·min-1
(2)bca 加入催化剂。
反应速率加快,但平衡没有改变 温度升高。
反应速率加快,但平衡向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大)
(3)α=2(1-
) 50% 40%
解析
(1)依据体积不变的密闭容器中压强之比等于物质的量之比,开始时n0=0.4mol,总压强为160kPa,平衡时总压强为120kPa,则可列比例式:
=
,n=0.4mol×
=0.3mol。
假设平衡时AX5的物质的量为x,可列式如下:
AX3(g)+ X2(g)AX5(g)
起始时n0/mol:
0.200.200
平衡时n/mol:
0.20-x0.20-xx
(0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30
x=0.10
v(AX5)=
=1.7×10-4mol·L-1·min-1
(2)与实验a相比,实验b的起始压强和平衡压强都没有发生改变,只是反应速率加快,因此改变的条件是使用了催化剂;实验c的起始压强和平衡压强都增大,由于该反应是在体积不变的密闭容器中进行的,所以升高了温度,此反应的正反应是放热反应,所以平衡逆向移动。
(3)p0表示总压强,AX3提供的压强为
,由于压强之比等于物质的量之比,故α的表达式为(p0-p)÷
=2(1-
),代入公式可求实验a和实验c的平衡转化率分别为50%和40%。
13.(2014·新课标全国Ⅱ)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0-60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为________。
(2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a:
T________100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是______________。
b:
列式计算温度T时反应的平衡常数K2________。
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。
平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是________________________。
答案
(1)大于 0.0010 0.36mol·L-1
(2)大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 平衡时,c(NO2)=0.120mol·L-1+0.0020mol·L-1·s-1×10s×2=0.160mol·L-1 c(N2O4)=0.040mol·L-1-0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1
K2=
≈1.3mol·L-1
(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
解析
(1)由题意及图示知,在1.00L的容器中,通入0.100mol的N2O4,发生反应:
N2O4(g)2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成NO2的方向移动,即向正反应方向移动,所以正反应为吸热反应,即ΔH>0;由图示知60s时该反应达到平衡,消耗N2O4为0.100mol·L-1-0.040mol·L-1=0.060mol·L-1,根据v=
可知:
v(N2O4)=
=0.0010mol·L-1·s-1;
求平衡常数可利用三段式:
N2O4(g)2NO2(g)
起始量/(mol·L-1)0.1000
转化量/(mol·L-1)0.0600.120
平衡量/(mol·L-1)0.0400.120
K1=
=
=0.36mol·L-1
(2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)降低,说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热反应方向移动,即向正反应方向移动,故T>100℃,由c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡,可知此时消耗N2O40.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1,由三段式:
N2O4(g)2NO2(g)
起始量/(mol·L-1)0.0400.120
转化量/(mol·L-1)0.0200.040
平衡量/(mol·L-1)0.0200.160
K2=
=
≈1.3mol·L-1
(3)温度T时反应达到平衡后,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。
14.(2014·大连以基测试)在密闭容器中发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,该反应达到平衡后,测得如下数据。
实验序号
温度(℃)
初始CO浓度(mol·L-1)
初始H2O浓度(mol·L-1)
CO的平衡转化率
1
110
1
1
50%
2
100
1
1
x
3
110
0.8
y
60%
(1)实验1中,10h后达到平衡,H2的平均反应速率为________mol·L-1·h-1。
在此实验的平衡体系中,再加入0.5molCO和0.5molH2,平衡将________移动(“向左”“向右”“不”或“无法确定”)。
(2)实验2中,x的值________(填选项字母)。
A.等于50%B.大于50%
C.小于50%D.无法确定
(3)实验3中的y值为________。
(4)在100℃条件下,能说明该反应达到平衡状态的是________(填选项字母)。
A.压强不再变化
B.生成H2O的速率和消耗H2速率相等时
C.混合气体的密度不变
D.H2的质量不再变化
答案
(1)0.05 不
(2)B (3)1.2 (4)D
解析
(1)根据反应速率的公式可得v(CO)=1mol·L-1×50%/10h=0.05mol·L-1·h-1,再根据速率比等于系数比,v(H2)=v(CO)=0.05mol·L-1·h-1。
在该平衡体系中同时改变了反应物和生成物浓度,并且变化量一致,则Qc=K,故平衡不移动。
(2)从题给信息可知,该反应的正反应为放热反应,温度降低,平衡正向移动,故CO的平衡转化率增大,所以选B。
(3)通过反应1可知在110℃时,该反应的K=
=1,温度一定,K一定,在反应3中,K=
=1,求得y=1.2。
(4)反应前后压强始终不变,A项错误;生成H2O的速率和消耗H2的速率为同一反应方向,B项错误;混合气体的密度始终不变,C项错误;H2的质量不再变化,说明反应达到平衡,D项正确。
15.(2014·杭州一检)甲醇被称为21世纪的燃料,甲烷可制合成气(CO、H2),再制成甲醇。
(1)现代工业采用甲烷部分氧化法制合成气,其反应方程式为:
CH4(g)+1/2O2(g)===CO(g)+2H2(g) ΔH1=-35.6kJ·mol-1。
试判断常温下,上述反应能否自发进行?
________(填“能”或“否”)。
(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4(g)与CO2(g),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
如图表示反应达到平衡时甲烷的转化率随温度和压强的变化关系。
其中四条曲线分别表示1.0MPa、1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况。
则p3对应的压强是________MPa;压强为p4时,在Y点:
v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(3)合成甲醇的主要反应是:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
在一定条件下,反应在一密闭容器中达到平衡。
①若在恒温恒容条件下,表示该反应达到平衡状态的标志有________(填选项字母)。
A.容器中混合气体的密度不变化
B.CO百分含量保持不变化
C.容器中混合气体的压强不变化
D.有1个H—H键生成的同时有3个C—H键生成
②在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡________(填选项字母),作出此判断的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
答案
(1)能
(2)2.5 >
(3)①BC ②C 该反应达到平衡时,平衡常数K=
,增大容器体积时,c(CH3OH)和c(CO)等比例减小,由于H2浓度不变,此时
的值仍然等于K,所以平衡不移动
解析
(1)CH4(g)+1/2O2(g)―→CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6kJ·mol-1,该反应为放热、熵增的反应,故能自发进行。
(2)根据反应:
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),压强增大,平衡逆向进行,故1.0MPa、1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa分别对应p1、p2、p3、p4;当压强为p4时,在Y点,反应没有达到平衡,反应正向进行,此时v(正)>v(逆)。
(3)①A项,容器中混合气体的密度始终不发生变化;B项,CO百分含量不变,已达到平衡;C项,因反应前后气体分子数发生变化,压强不变说明已达到平衡;D项,说明反应向正反应方向进行。