反应速率 化学平衡及其运用专题(五)
玉山一中高三课题研究组 王苏翔
1.煤本身是可燃物质,但是用明火靠近都不燃烧,而变为粉末状态时,在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸,其原因是
A.粉末状态的煤比块状煤的着火点低 B.粉末状态的煤比块状煤燃烧放出的热量多
C.粉末状态的煤比块状煤的总表面积大 D.粉末状态的煤呈气态,属于可燃性气体
2.合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图:
则下列说法正确的是
A.t1时升高了温度 B.t2时使用了催化剂 C.t3时增大了压强 D.t4时降低了温度
3.在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
物质
物质的量
实验
CO2
H2
CO
H2O(g)
甲
a mol
a mol
0 mol
0 mol
乙
2a mol
a mol
0 mol
0 mol
丙
0 mol
0 mol
a mol
a mol
丁
a mol
0 mol
a mol
a mol
则上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙 C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲
4.下列说法中正确的是
A.升高温度只能加快吸热反应的速率
B.对于任何反应,增大压强都可以加快反应速率
C.颗粒小的大理石和颗粒大的大理石跟同浓度的盐酸反应,前者反应速率快,是由于碳酸钙浓度大的缘故
D.催化剂能使可逆反应的正、逆反应速率同时加快
5.少量铁粉与100 mL 0.01 mol/L的稀盐酸反应,反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④加CH3COONa固体 ⑤加NaCl溶液 ⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) ⑧改用10 mL 0.1 mol/L盐酸
A.①⑥⑦ B.③⑤⑧ C.③⑦⑧ D.⑤⑦⑧
6.下列说法正确的是
A.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增加
D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
7.在一定温度下,可逆反应X(g)+3Y(g) 2Z(g)达到平衡的标志是
A.Z生成的速率与X消耗的速率相等
B.单位时间内生成a mol X,同时生成3a mol Y
C.X、Y、Z的浓度不再变化
D.X、Y、Z的分子数比为1∶3∶2
8.可逆反应①X(g)+2Y(g) 2Z(g)、②2M(g) N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
则下列判断正确的是
A.反应①的正反应是吸热反应
B.达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15
C.达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为
D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中,M的体积分数相等
9.下列叙述中,不正确的是
A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数
B.催化剂不能改变平衡常数的大小
C.平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动达到新的平衡
D.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化
10.放热反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0 mol·L-1,其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则
A.K2和K1的单位均为mol·L-1 B.K2>K1
C.c2(CO)=c2(H2O) D.c1(CO)>c2(CO)
11.某温度下,反应SO2(g)+O2(g) SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为
A.2500 B.100 C.4×10-4 D.2×10-2
12.在一定温度下的某容积可变的密闭容器中,反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
建立下列化学平衡;不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是
A.体系的压强不再发生变化 B.生成n mol CO的同时生成n mol H2
C.v正(CO)=v逆(H2O) D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
13.在恒温条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中,测得各物质的浓度随时间变化关系如图所示:
则下列说法正确的是
A.图中的两条曲线中,Y是表示NO2浓度随时间的变化曲线
B.前10 min内,用v(NO2)表示的化学反应速率为0.06 mol·(L·min)-1
C.在25 min时,反应改变的条件是增大了NO2的浓度
D.a、b、c、d四个点中,有a、b、d点的化学反应处于平衡状态
14.某温度下,C和H2O(g)在密闭容器中发生下列反应:
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当反应达到平衡时,测得c(H2)=1.9 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则CO2的浓度为
A.0.1 mol·L-1 B.0.9 mol·L-1 C.1.8 mol·L-1 D.1.9 mol·L-1
15.一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol/L。下列判断正确的是
A.该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91
B.A的平均反应速率为0.3 mol/(L·s)
C.B的转化率为60%
D.若混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态
16.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度下的部分实验数据为:
t/s
0
500
1000
1500
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.50
2.50
则下列说法不正确的是
A.500 s内N2O5分解速率为2.96×10-3 mol·(L·s)-1
B.T1温度下的平衡常数为K1=125,1000 s时N2O5的转化率为50%
C.其他条件不变,T2温度下反应到1000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L-1,则T1<T2
D.T1温度下的平衡常数为K1,T3温度下的平衡常数为K3,若K1>K3,则T1>T3
17.I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下表:
t/℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
680
533
409
则下列说法正确的是
A.反应I2(aq)+I-(aq) I(aq)的ΔH>0
B.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C.在上述平衡体系中加入苯,平衡不移动
D.25 ℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于680
18.在体积可变的密闭容器中,反应mA(g)+nB(s) pC(g)达到平衡后,压缩容器的体积,发现A的转化率随之降低。下列说法中正确的是
A.(m+n)必定小于p B.(m+n)必定大于p
C.m必定小于p D.m必定大于p
19.已知298 K下反应2Al2O3(s)+3C(s)===4Al(s)+3CO2(g); ΔH=+2171 kJ·mol-1,
ΔS=+635.5 J/(mol·K),则下列说法正确的是
A.由题给ΔH值可知,该反应是一个放热反应
B.ΔS>0表明该反应是一个熵增加的反应
C.该反应能自发进行
D.不能确定该反应能否自发进行
20.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B进行如下反应
3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g)。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6 mol C,则下列说法正确的是
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增加B,平衡向右移动,B的平衡转化率增大
21.地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和KNO3溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
(1)实验前:①先用0.1 mol·L-1 H2SO4洗涤Fe粉,其目的是__________________________,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将KNO3溶液的pH调至2.5;③为防止空气中的O2对脱氮的影响,应向KNO3溶液中通入________(写化学式)。
(2)下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式________________________________________________________________________。
t1时刻后,该反应仍在进行,溶液中NH的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是________________________________________________________________________。
(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:溶液的pH;
假设二:________________________;
假设三:________________________;
……
(4)请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论。
(已知:溶液中的NO浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤及结论:
22.在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100 mol·L-1、c(B)=0.200 mol·L-1及c(C)=0 mol·L-1。反应物A的浓度随时间的变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
(2)实验②平衡时B的转化率为________;实验③平衡时C的浓度为________ ;
(3)该反应的ΔH________0,其判断理由是__________________________________________
________________________________________________________________________ 。
(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率:
实验②:v(B)=______________ ;实验③:v(C)=______________________。
23.大约有85%的化学反应需要催化剂,催化剂的研究是21世纪化学研究的重要课题之一。
Ⅰ.某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解,且A和二氧化锰的最佳催化温度均在500 ℃左右。于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验,实验时均以集满500 mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均可忽略)。
用MnO2作催化剂:
实验序号
KClO3的质量/g
MnO2的质量/g
反应温度/℃
待测数据
1
8.0
2.0
500
2
8.0
2.0
500
用A作催化剂:
实验序号
KClO3的质量/g
A的质量/g
反应温度/℃
待测数据
1
8.0
2.0
500
2
8.0
2.0
500
请回答以下问题:上述实验中的待测数据应是__________________________________ ;
完成此研究后,他们准备发表一篇研究报告,请你替他们拟一个报告的题目:________________________________________________________________________ 。
Ⅱ.已知下列化学反应:5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+5O2↑+2MnSO4+8H2O。某化学研究性学习小组在做此实验时发现:在敞口容器中,当H2O2与酸化的KMnO4溶液混合时,开始放出氧气的速率很慢,一段时间后产生氧气的速率很快,经过测定发现溶液温度变化不大,学生百思不得其解,向老师询问,老师认为影响化学反应速率的外界因素有浓度、温度、压强和催化剂,现随着反应的进行,反应物的浓度在逐渐降低,敞口容器的压强不受影响,反应的温度变化不大,则可能的影响因素是催化剂。在老师的提示下学生又做了三个对比实验如下:
(1)空白实验;
(2)起始时加入少量K2SO4固体;
(3)起始时加入少量MnSO4固体;
(4)起始时加入少量水。
结果发现(1)(2)起始反应速率差不多,(4)的起始反应速率比(1)(2)慢,(3)的起始反应速率很快。请解释实验(Ⅱ)中反应速率变化的原因是________________________________________
________________________________________________________________________ 。
24.Ⅰ.氯气在298 K、100 kPa时,在1 L水中可溶解0.09 mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题:
(1)该反应的离子方程式为______________________________________________________;
(2)估算该反应的平衡常数__________________________________________(列式计算);
(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向________移动;
(4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将向________移动。
Ⅱ.二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:
(1)利用水煤气合成二甲醚的总反应为:
3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g);
ΔH=-246.4 kJ·mol-1
它可以分为两步,反应分别如下:
①4H2(g)+2CO(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g),
ΔH1=-205.1 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g);
ΔH2=______________。
(2)在一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是________(填字母代号)。
a.降低温度 b.加入催化剂
c.缩小容器体积 d.增加H2的浓度
e.增加CO的浓度
(3)在一体积可变的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,在一定温度和压强下发生反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。
问:①反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正)________(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。
②平衡时n(CH3OCH3)=________,平衡时CO的转化率=________。
25.甲、乙两研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到“平衡状态”。
Ⅰ.甲组:取5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液于试管中,滴加0.1 mol·L-1FeCl3溶液2 mL,发生如下反应:2Fe3++2I-===2Fe2++I2。为证明该反应具有可逆性且达到一定限度,他们设计了如下实验:
①取少量反应液,滴加AgNO3溶液,发现有少量黄色(AgI)沉淀,证明反应物没有反应完全;
②再取少量反应液,加入少量CCl4振荡,发现CCl4层显浅紫色,证明萃取到I2,即有I2生成。
结合①②的结论,他们得出该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
请回答:
(1)老师指出他们上述实验中①不合理,请说明原因并提出改进的方法是________________
________________________________________________________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况下,还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2,这种方法是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙组:取4 mL 1 mol·L-1 CaCl2溶液于试管中,发现滴入1 mol·L-1Na2SO4溶液6 mL后已经观察不到有沉淀生成了,发生的反应是:CaCl2+Na2SO4===CaSO4↓+2NaCl。请你设计一个简单实验,确证上述反应具有可逆性和反应限度,简要列出实验步骤和结论_________
________________________________________________________________________ 。
26.Ⅰ.工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度/℃
250
350
K/(mol·L-1)-2
2.041
x
(1)下列符合表中的平衡常数x的数值是________(填序号)。
a.0 b.0.012 c.32.081 d.100
(2)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
0 min
0.8 mol·L-1
1.6 mol·L-1
0
2 min
0.6 mol·L-1
y
0.2 mol·L-1
4 min
0.3 mol·L-1
0.6 mol·L-1
0.5 mol·L-1
6 min
0.3 mol·L-1
0.6 mol·L-1
0.5 mol·L-1
在2 min到4 min内,用H2表示的平均反应速率为________。反应达到平衡时CO的转化率为________。反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是________(填序号)。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
Ⅱ.在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
(1)该反应的化学平衡常数表达式K=________。
(2)已知在700 ℃时,该反应的平衡常数K1=0.6,则该温度下反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2=______,反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=__________。
(3)已知在1000 ℃时,该反应的平衡常数K4为1.0,则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)在1000 ℃下,某时刻CO2的物质的量为2.0 mol,则此时v(正)________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。该温度下反应达到平衡时,CO2的转化率为________ 。
27.有两只密闭容器A和B,A能保持恒压,B能保持恒容。
起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2∶1的
等量的SO2和O2,使之发生反应:2SO2+O22SO3,并
达到平衡。则(填>、=、<;左、右;增大、减小、不变)。
⑴达到平衡所需要的时间:t(A) t(B),
SO2的转化率:a(A) a (B)
⑵起始时两容器中的反应速率:v(A) v(B),
反应过程中的反应速率:v(A) v(B)。
⑶达到平衡时,在两容器中分别通入等量的Ar气。
A中的化学平衡向 反应方向移动,B中的化学反应速率 。
⑷达到平衡后,向两容器中分别通入等量的原反应气体,
再次达到平衡时,A容器中SO2的质量分数 ,B容器中SO2的质量分数 。
28.反应A(g)+B(g)C(g) +D(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)该反应是____________________反应(填“吸热”“放热”);
(2)当反应达到平衡时,升高温度,A的转化率______(填“增大”“减小”“不变”),
原因是_____________________ _______________________;
(3)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1_________,E2________(填“增大”“减小、”“不变”)。
(4)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?_______________,原因是____
_ _,在上图用虚线画出加入催化剂后反应过程的能量变化。
29.向甲、乙两个容积均为1 L的恒容容器中,分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B。相同条件下(温度为T),发生下列反应:A(g)+B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示:
请回答下列问题:
(1)乙容器中,平衡后物质B的转化率________。
(2)x=________。
(3)下列说法正确的是________。
A.向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大
B.将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同
C.若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B,则平衡时甲容器中:
0.78 mol·L-1<c(A)<1.56 mol·L-1
D.若甲容器为等压可变容器,向甲中充入惰性气体,则c(A)减小,平衡正向移动,v(正)、v(逆)减小
30.恒温恒容下2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:
2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)。2 min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 mol/L。请回答下列问题:
(1)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为________________。
(2)x=________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________(填选项代号)。
A.压强不再变化 B.气体密度不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化 D.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
(5)若向原平衡混合物的容器中再充入2 mol A气体和2 mol B气体,在原温度下达到新的平衡,此时B的物质的量n(B)=________。
(6)欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与上述平衡相等,起始加入的A、B物质的量n(A)、n(B)之间应满足的关系为________________________________。
1、 C 2、 B 3、 A 4、 D 5、 C 6、 A 7、 C 8、 C 9、 D 10、 C 11、 C 12、 B 13、 C 14、 B 15、 A 16、 C 17、B 18、 C 19、 B 20、 B
21、(1)除去铁粉表面的氧化物等杂质 N2
(2)4Fe+10H++NO===4Fe2++NH+3H2O 生成的Fe2+水解(或和溶液中OH-的结合)
(3)温度 铁粉颗粒大小
(4)实验步骤及结论:
①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中;
②调节溶液呈酸性且pH各不相同,并通入氮气;
③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉;
④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO的浓度。若pH不同的KNO3溶液中,测出的NO浓度不同,表明pH对脱氮速率有影响,否则无影响。
(本题属于开放性试题,合理答案均可)
22、(1)加催化剂;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度未变 温度升高;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4) 0.060 mol/L
(3)> 升高温度平衡向正反应方向移动,故该反应是吸热反应
(4)0.014 mol·(L·min)-1 0.009 mol·(L·min)-1
23、Ⅰ.相同条件下集满500 mL氧气所用的时间 不同催化剂的催化效果对照研究 Ⅱ.反应生成的MnSO4对此反应起催化作用,故反应速率先慢后快
24、Ⅰ. (1)Cl2+H2OH++Cl-+HClO (2)K===0.015
(3)正反应方向 (4)增大 正反应方向
Ⅱ. (1)-41.3 kJ·mol-1 (2)cd (3)①> ②1.75 mol 75%
25、Ⅰ.(1)该反应中KI过量,故不能直接检验是否存在I-;取少量溶液滴加KSCN溶液,若出现红色,则证明还有Fe3+未完全反应
(2)取少量反应液,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,则说明生成了I2
Ⅱ.将混合物过滤,在滤液中加入1 mol·L-1Na2CO3溶液,若出现白色沉淀,说明该反应具有一定的反应限度,不能完全进行到底
26、Ⅰ. (1)b (2)0.3 mol·L-1·min-1 62.5% a
Ⅱ. (1)K= (2)1.67 0.77 (3)吸热 (4)> 40%
27、(1)< > (2)= > (3)左 不变(4)不变 降低
28、(1) 放热(2)减小 正反应是放热反应,升温使平衡向吸热反应方向进行,即是向逆反应方向进行,抑制A的转化,A转化的量减小了,所以A的转化率减小;
(3)减小,减小(4)不影响,加入催化剂同等程度加快正逆反应速度,平衡不发生移动,因此不改变反应的热效应。
29、(1)50% (2)1 (3)C
30、(1)0.6 mol/(L·min) (2)3 (3)2∶1 (4)BC (5)2.4 mol (6)n(A)=n(B)
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