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文檔簡介
第第頁【解析】2023年高考真題變式分類匯編:等效平衡登錄二一教育在線組卷平臺助您教考全無憂
2023年高考真題變式分類匯編:等效平衡
一、選擇題
1.(2022·深圳模擬)恒容密閉容器中,與在不同溫度下發(fā)生反應:,達到平衡時,各組分的物質的量濃度(c)隨溫度(T)變化如圖所示:
下列說法正確的是
A.該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大
B.曲線Y表示隨溫度的變化關系
C.提高投料比,可提高的平衡轉化率
D.其他條件不變,與在℃下反應,達到平衡時
2.(2023·赤峰模擬)700℃時,向容積為的恒容密閉容器中充入一定量的CO和,發(fā)生如下反應:,反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見表:
反應時間/min
00.300.60
200.10
300.20
下列說法正確的是()
A.保持其他條件不變,升高溫度,平衡時,則反應的
B.反應在內的平均速率為
C.保持其他條件不變,再向平衡體系中同時通入,達到新平衡前v(正)<v(逆)
D.相同溫度下,若起始時向容器中充入,達到平衡時轉化率大于
3.(2023·分宜模擬)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H=﹣197kJmol﹣1.向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體:(甲)2molSO2和1molO2;(乙)1molSO2和0.5molO2;(丙)2molSO3.恒溫、恒容下反應達平衡時,下列關系一定正確的是()
A.容器內壓強p:P甲=P丙>2P乙
B.SO3的質量m:m甲=m丙>2m乙
C.c(SO2)與c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙
D.反應放出或吸收熱量的數(shù)值Q:Q甲=Q丙>2Q乙
4.(2023高二上·臺州期末)一定壓強下,向10L密閉容器中充入
和
,發(fā)生反應:
。
的消耗速率(v)、
的消耗速率(v)、溫度(T)三者的關系如圖所示,以下說法中不正確的是()
A.A,B,C三點對應狀態(tài)下,達到平衡狀態(tài)的是C
B.溫度升高,平衡常數(shù)K減小
C.若投料改為通入
和
,
的平衡轉化率不變
D.125℃,平衡時
的消耗速率為0.015
5.(2023高二上·東城期末)某溫度下,在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中發(fā)生反應,體系中各物質濃度的有關數(shù)據(jù)如下。
容器起始濃度平衡濃度
甲0.010.0100.004
乙0.010.020a
丙0.010.010.02b
下列判斷正確的是()
A.甲中條件下,該反應的平衡常數(shù)
B.乙中的平衡轉化率等于
C.丙中反應逆向進行
D.
6.(2023高二上·汕尾期末)相同溫度下,在體積相等的三個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)△H=+197kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關數(shù)據(jù)如下表:
容器編號起始時各物質物質的量/mol平衡時反應中的能量變化
SO3SO2O2
①200吸收熱量akJ
②021放出熱量bkJ
③400吸收熱量ckJ
下列敘述正確的是()
A.達平衡時O2的體積分數(shù):①>③
B.熱量關系:a一定等于b
C.①②③反應的平衡常數(shù):③>①>②
D.①中的密度不再改變時說明反應已達到平衡狀態(tài)
7.(2023高二上·開封月考)溫度為時,向容積為2L的密閉容器甲、乙中分別充入一定量的CO(g)和,發(fā)生反應:.數(shù)據(jù)如下,下列說法正確的是()
容器甲乙
反應物COCO
起始時物質的量(mol)1.20.62.41.2
平衡時物質的量(mol)0.90.3ab
A.甲容器中,平衡時,反應放出的熱量為13.2kJ
B.時,反應的平衡常數(shù)
C.乙容器中,平衡時CO的轉化率為35%
D.平衡時,乙中CO的濃度是甲中的2倍
8.(2023高二下·麗水月考)一定壓強下,向10L密閉容器中充入1molS2Cl2(g)和1molCl2,發(fā)生反應:S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2與SCl2的消耗速率(v)與溫度(T)的關系如圖所示,以下說法中錯誤的是()
A.A,B,C,D四點對應狀態(tài)下,達到平衡狀態(tài)的是B,D
B.正反應的活化能大于逆反應的活化能
C.達到平衡后再加熱,平衡向逆反應方向移動
D.在300℃下,達到平衡后縮小容器容積,重新達到平衡后,Cl2的平衡轉化率不變
9.(2023高二上·黃山期末)在溫度均為T℃的密閉容器中發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH0
D.在T溫度下,起始時向容器中充入2.0molN2O5和2.0molO2,達到平衡時,N2O5的轉化率大于20%
15.(2023高二上·達州期末)在容積不變的密閉容器中進行反應:X2(g)+3Y2(g)2Z2(g),若X2、Y2、Z2的初始物質的量濃度分別為0.10mol·L-1、0.30mol·L-1、0.20mol·L-1,當反應達到平衡時Z2的物質的量濃度不可能是()
A.0.05mol·L-1B.0.20mol·L-1
C.0.35mol·L-1D.0.40mol·L-1
16.(2023高二上·張掖期末)4.0molPCl3和2.0molCl2充入體積不變的密閉容器中,一定條件下發(fā)生下述反應:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)達到平衡后,PCl5為0.8mol,如果此時移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同溫度下再達到平衡時PCl5的物質的量是()
A.0.8molB.小于0.4mol
C.0.4molD.大于0.4mol,小于0.8mol
17.(2023高二下·仙桃期末)一定溫度下在甲、乙、丙三個體積相等且恒容的密閉容器中發(fā)生反應:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。投入NO2和SO2,起始濃度如下表所示,其中甲經2min達平衡時,NO2的轉化率為50%,下列說法正確的是()
起始濃度甲乙丙
c(NO2)/(mol·L-1)0.100.200.20
c(SO2)/(mol·L-1)0.100.100.20
A.容器甲中的反應在前2min的平均速率v(NO)=0.05mol·L-1·min-1
B.容器乙中若起始時改充0.10mol·L-1NO2和0.20mol·L-1SO2,達到平時c(NO)與原平衡相同
C.達到平衡時,容器丙中SO3的體積分數(shù)是容器甲中SO3的體積分數(shù)的2倍
D.達到平衡時,容器乙中NO2的轉化率和容器丙中NO2的轉化率相同
二、多選題
18.(2023·江蘇)一定溫度下,在3個體積均為1.0L的容量密閉容器中反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達到平衡,下列說法正確的是()
容器溫度/℃物質的起始濃度/molL﹣1物質的平衡濃度/molL﹣1
c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)
Ⅰ4000.200.1000.080
Ⅱ4000.400.200
Ⅲ500000.100.025
A.該方應的正反應放熱
B.達到平衡時,容器Ⅰ中反應物轉化率比容器Ⅱ中的大
C.達到平衡時,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍
D.達到平衡時,容器Ⅲ中的反應速率比容器Ⅰ中的大
19.(2023·徐州模擬)在溫度T1和T2時,分別將0.5molCH4和1.2molNO2充入體積為1L的密閉容器中,發(fā)生反應:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),測得有關數(shù)據(jù)如表:
時間/min010204050
T1n(CH4)/mol0.500.350.250.100.10
T2n(CH4)/mol0.500.300.18……0.15
下列說法正確的是()
A.T1時0~10minNO2的平均反應速率為0.15mol·L-1·min-1
B.T2時CH4的平衡轉化率為70.0%
C.保持其他條件不變,T1時向平衡體系中再充入0.3molCH4和0.80molH2O(g),平衡向正反應方向移動
D.保持其他條件不變,T1時向平衡體系中再充入0.5molCH4和1.2molNO2,與原平衡相比,達新平衡時N2的濃度增大
20.(2023·南通模擬)溫度為T℃,向體積不等的恒容密閉容器中分別加入足量活性炭和1molNO2,發(fā)生反應:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)反應相同時間,測得各容器中NO2的轉化率與容器體積的關系如圖所示。下列說法正確的是()
A.T℃時,該反應的化學平衡常數(shù)為
B.圖中c點所示條件下,v(正)>v(逆)
C.向a點平衡體系中充入一定量的NO2,達到平衡時,NO2的轉化率比原平衡大
D.容器內的壓強:Pa:Pb>6:7
21.(2023·南京模擬)在體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應xA(g)+yB(g)zC(g),圖Ⅰ表示200℃時容器中A、B、C物質的量隨時間的變化,圖Ⅱ表示不同溫度下平衡時C的體積分數(shù)隨起始n(A)∶n(B)的變化關系。則下列結論正確的是()
A.200℃時,反應從開始到平衡的平均速率v(B)=0.02mol·(L·min)-1
B.圖Ⅱ所知反應xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔHv(逆)
D.200℃時,向容器中充入2molA和1molB,達到平衡時,A的體積分數(shù)小于0.5
22.(2023·江蘇模擬)溫度為T時,在兩個起始容積都為1L的恒溫密閉容器發(fā)生反應:H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0。實驗測得:v正=v(H2)消耗=v(I2)消耗=k正c(H2)·c(I2),v逆=v(HI)消耗=k逆c2(HI),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。下列說法正確的是()
容器物質的起始濃度(mol·L-1)物質的平衡濃度
c(H2)c(I2)c(HI)
Ⅰ(恒容)0.10.10c(I2)=0.07mol·L-1
Ⅱ(恒壓)000.6
A.反應過程中,容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強的比為1:3
B.兩容器達平衡時:c(HI,容器Ⅱ)>3c(HI,容器Ⅰ)
C.溫度一定,容器Ⅱ中反應達到平衡時(平衡常數(shù)為K),有K=成立
D.達平衡時,向容器Ⅰ中同時再通入0.1molI2和0.1molHI,則此時ν正>ν逆
23.(2023高二下·無錫期末)如圖所示,隔板Ⅰ固定不動,活塞Ⅱ可自由移動,M、N兩個容器中均發(fā)生反應:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣192kJmol﹣1.向M、N中,都通入xmolN2和ymolH2的混合氣體,初始M、N容積相同,保持溫度不變.下列說法正確的是()
A.若x:y=1;2,則平衡時,M中的轉化率:N2>H2
B.若x:y=1:3,當M中放出熱量172.8kJ時,N2的轉化率為90%
C.若x=1,y=3,則達到平衡時反應物的轉化率N>M
D.平衡時N2氣體在兩容器中體積分數(shù)可能相等
24.(2023高二上·滕州期中)在固定容積的密閉容器中,充入2molA和1molB,發(fā)生反應如下:2A(g)+B(g)XC(g),達到平街后,C的體積分數(shù)為w%。若維持容器體積和溫度不變,按0.4molA,0.2molB和3.2molC為起始物質,達到平衡后,C的體積分數(shù)也為w%,則x的值可能為()
A.1B.2C.3D.4
25.(2023高三上·連云港期中)在恒壓、SO2和O2的起始濃度一定的條件下,測得不同溫度下SO2的平衡轉化率如圖所示。下列說法正確的是()
A.若圖中a點使用了催化劑,則b點沒有使用催化劑
B.反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的ΔH50
26.(2023高二下·合肥期中)在1L密閉容器中通入2mol氨氣,在一定溫度下,發(fā)生下列反應:2NH3N2+3H2,達到平衡時,容器內N2的百分含量為a%,若維持容器的體積和溫度都不變,分別通入下列幾組物質,達到平衡時,容器內N2的含量仍為a%的是()
A.3molH2和1molN2
B.2molNH3和1molN2
C.2molN2和3molH2
D.0.1molNH3,0.95molN2和2.85molH2
三、非選擇題
27.(2023·宜春模擬)化學平衡是最重要的化學反應原理之一。
(1)現(xiàn)有容積為1L的恒溫恒容密閉容器,向其中加入1molA氣體和1molB氣體后發(fā)生反應:A(g)+B(g)C(g)ΔH=-qkJ·mol-1(q>0),ts后,反應達到平衡狀態(tài),生成0.5molC氣體,放出熱量Q1kJ。回答下列問題:
①在題干條件下,說明該反應已經達到平衡狀態(tài)的有(填序號)。
A.消耗0.1molA的同時生成0.1molC
B.容器中氣體的壓強不隨時間而變化
C.容器中氣體的密度不隨時間而變化
D.A的轉化率為50%
②保持容器溫度和容積不變,若開始時向容器中加入1molC氣體,反應達到平衡時,吸收熱量Q2kJ,則Q1、Q2與q的數(shù)值關系正確的是(填序號)。
A.Q1+Q2=qB.Q1+2Q2qD.Q1+Q2v逆,選項C不符合題意;
D.初始投料為0.30molCO和0.60molH2,若完全反應則生成0.30molCH3OH,即該溫度下向容器內加入0.30molCH3OH可以達到完全一樣的平衡狀態(tài),平衡時n(CH3OH)=0.20mol,CH3OH的轉化率為,而加入1molCH3OH相當于等效平衡的基礎上加壓,反應的平衡會右移,導致CH3OH的轉化率減小,選項D不符合題意;
故答案為:A。
【分析】利用等效平衡原理分析問題時,先假設一個能達到等效平衡的虛擬狀態(tài),再分析實際情況與虛擬狀態(tài)相比改變的條件是什么,平衡會如何移動;也可以定量分析,本題中可用求出該溫度下的平衡常數(shù),改變投料之后可以計算該狀態(tài)下的濃度商,與平衡常數(shù)進行比較,判斷平衡移動的方向。
3.【答案】B
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】解:恒溫恒容,甲與乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,轉化率增大;丙按化學計量數(shù)轉化到左邊可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,與甲為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,
A、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故壓強p甲=P丙,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,故P乙<P甲<2P乙,故P甲=P丙<2P乙,故A錯誤;
B、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故質量m甲=m丙,甲等效為在乙到達平衡的基礎上,再加入1molSO2和0.5molO2,增大壓強,平衡向正反應移動,SO2轉化率增大,m甲>2m乙,故m甲=m丙>2m乙,故B正確;
C、對于甲、乙,SO2、O2起始物質的量之比等于化學計量數(shù)之比,c(SO2)與c(O2)之比為定值2:1,丙為分解反應,丙中c(SO2)與c(O2)之比為2:1,故k甲=k丙=k乙=2,故C錯誤;
D、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故Q甲+Q丙=197,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,SO2轉化率增大,故Q甲>2Q乙,故D錯誤;
故選B.
【分析】恒溫恒容,甲與乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,故甲中轉化率增大;丙按化學計量數(shù)轉化到左邊可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,與甲為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,據(jù)此結合選項解答;
4.【答案】D
【知識點】化學平衡移動原理;化學平衡狀態(tài)的判斷;等效平衡
【解析】【解答】A.由圖可知C點使
的消耗速率是
的消耗速率的2倍,可知此時正反應速率等于逆反應速率,反應達到平衡狀態(tài),A、B兩點處于平衡前,為非平衡狀態(tài),故A不符合題意;
B.C點平衡后,溫度升高,
的消耗速率增大的程度大于
的消耗速率增大的程度的2倍,可知逆反應速率增大的程度大于正反應速率增大的程度,平衡逆向移動,則逆向吸熱,正向放熱,升高溫度,K減小,故B不符合題意;
C.該反應前后氣體分子數(shù)相等,等倍充入反應物,根據(jù)等效平衡可知,兩平衡等效,最終
的平衡轉化率不變,故C不符合題意;
D.125℃時,A點的消耗速率(v)和的消耗速率(v)均為0.015,說明反應未達平衡狀態(tài),且正反應速率大于逆反應速率,反應正向進行,當達到該溫度下的平衡狀態(tài)時,的消耗速率(v)應大于0.015,故D符合題意;
故答案為:D。
【分析】在A點,Cl2與SCl2的消耗速率相等,則反應未達平衡;在B點,
的消耗速率v(
)=0.03
,在C點,
的消耗速率v(
)=0.06
,反應物與生成物的速率之比等于化學計量數(shù)之比,則反應達到平衡狀態(tài);繼續(xù)升高溫度,
的消耗速率大于Cl2的消耗速率的二倍,則平衡逆向移動,從而得出正反應為放熱反應。
5.【答案】C
【知識點】化學平衡常數(shù);化學平衡移動原理;等效平衡
【解析】【解答】A.甲中條件下,平衡時,則轉化的氫氣、碘蒸氣均為,則該反應的平衡常數(shù),A不符合題意;
B.結合選項A可知,甲中的平衡轉化率等于,甲、乙比較,乙中碘的濃度大,促進氫氣的轉化,則乙中的平衡轉化率大于,B不符合題意;
C.丙中,則反應逆向進行,C符合題意;
D.甲、丙比較,用一邊倒法可知,起始物質的量為2倍關系,且物質的量比等于化學計量數(shù)之比,增大壓強平衡不移動,則二者為等效平衡,平衡時,;甲、乙比較,乙中碘的濃度大,促進氫氣的轉化平衡時HI濃度大于甲,則,故D不符合題意;
故答案為:C。
【分析】A.化學平衡常數(shù),指在一定溫度下,可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值;
B.結合選項A,依據(jù)化學平衡移動原理分析;
C.通過計算比較Qc與K的大小判斷;
D.利用“一邊倒法”判斷。
6.【答案】A
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A.①與③相比,起始物質的量③是①的2倍,相當于①平衡后增大壓強,平衡逆向移動,氧氣的體積分數(shù)減小,即達平衡時氧氣的體積分數(shù):①>③,正確;
B.該反應為吸熱反應,將二氧化硫和氧氣轉化為三氧化硫,物質的量與①相同,平衡時達到相同的平衡狀態(tài),則a+b=197,但無法判斷二者的大小關系,錯誤;
C.平衡常數(shù)與溫度有關,因溫度相同,則三個容器內反應的平衡常數(shù):③=①=②,錯誤;
D.該反應中氣體的質量不變,容器的體積不變,氣體的密度始終不變,①中的密度不再改變時,不能說明反應已達到平衡狀態(tài),錯誤;
故選A。
【分析】將①中的SO3“一邊倒”,全部轉化為SO2和O2的物質的量分別為2mol和1mol,達到平衡時與②等效,將③中“一邊倒”后全部轉化為SO2和O2的物質的量分別為4mol和2mol,③在②的基礎上相當于增大壓強,在②的基礎上平衡相當于逆向移動了。
A.達到平衡時①與②等效,③在②的基礎上平衡相當于逆向移動了,O2的體積分數(shù)①>③;
B.①②分別從正向和逆向建立平衡,且等效,所以a+b=197kJ;
C.溫度相同,平衡常數(shù)相同;
D.只有氣體參加反應和生成,容器體積恒定,密度始終不變。
7.【答案】D
【知識點】反應熱和焓變;化學平衡常數(shù);等效平衡;化學平衡的計算
【解析】【解答】A.熱化學方程式表達的是消耗了1molCO,反應放熱41kJ,甲容器達到平衡CO消耗的物質的量1.2mol-0.9mol=0.3mol,反應放熱0.3mol×41kJ·mol-1=12.3kJ,A不符合題意;
B.
把平衡的濃度代入平衡常數(shù)表達式計算:K===,B不符合題意;
C.乙和甲是等效平衡,乙和甲的轉化率相等,平衡時CO的轉化率為×100%=25%,C不符合題意;
D.乙和甲是等效平衡,乙起始投放物料是甲的兩倍,達到平衡,乙中各對應物質物質的量濃度是甲的兩倍,D符合題意;
故答案為:D。
【分析】A.根據(jù)消耗的CO的物質的量和焓變計算;
B.列出三段式,根據(jù)K=計算;
C.根據(jù)乙和甲是等效平衡分析;
D.根據(jù)乙和甲是等效平衡,但乙的起始投放物料是甲的兩倍分析。
8.【答案】B
【知識點】活化能及其對化學反應速率的影響;化學平衡移動原理;化學平衡狀態(tài)的判斷;等效平衡
【解析】【解答】A.反應達到平衡時正逆反應速率相等,所以Cl2與SCl2的消耗速率之比為1:2,據(jù)圖可知B、D滿足條件,為平衡狀態(tài),故A不符合題意;
B.據(jù)圖可知B、D點之后繼續(xù)升高溫度SCl2的消耗速率變大的更多,即逆反應速率大于正反應速率,平衡逆向移動,所以正反應為放熱反應,焓變小于0,焓變=正反應活化能-逆反應活化能,所以正反應的活化能小于逆反應的活化能,故B符合題意;
C.據(jù)圖可知B、D點之后繼續(xù)升高溫度SCl2的消耗速率變大的更多,即逆反應速率大于正反應速率,平衡逆向移動,故C不符合題意;
D.該反應前后氣體系數(shù)之和相等,壓強不影響平衡,所以縮小容器容積,重新達到平衡后與原平衡為等效平衡,氯氣的轉化率不變,故D不符合題意;
故答案為B。
【分析】A.計算出B,D的反應速率進行判斷正逆反應速率的關系
B.根據(jù)B,D達到平衡,溫度升高,二氯化硫的增長速率比氯氣的增長速率大,故溫度升高后,平衡逆向移動,正反應為放熱反應,根據(jù)焓變與正逆活化能的關系進行判斷
C.平衡后,加熱后根據(jù)含量的關系確定,平衡逆向移動
D.前后系數(shù)之和相等,重新達到平衡后,可視為等效平衡,故轉化率不變
9.【答案】D
【知識點】化學反應速率;等效平衡
【解析】【解答】A.Ⅱ與I初始投入量相同,Ⅱ為恒溫恒壓容器,該反應為氣體體積減小的放熱反應,故Ⅱ隨著反應的進行,容器的體積逐漸減小,平衡時相當于對I容器增大壓強,增大壓強,化學平衡正反應方向移動,則平衡時SO3的物質的量比I大,即a>1.6,反應速率加快,達平衡需要的時間t<5,故A不符合題意;
B.催化劑改變反應速率,不改變平衡轉化率,故B不符合題意;
C.容器Ⅰ中反應達到平衡時,SO3平均反應速率v==0.32mol·L-1·min-1,則SO2平均反應速率v==0.32mol·L-1·min-1;Ⅱ為恒溫恒壓,容器的體積逐漸減小,增大壓強,反應速率加快,因此裝置Ⅱ中SO2平均反應速率v>0.32mol·L-1·min-1,故C不符合題意;
D.
平衡常數(shù)K==80;若開始時向I中加入1.0molSO2(g)、0.20molO2(g)和4.0molSO3(g),由于容器的容積是1L,則c(SO2)=1.0mol/L,c(O2)=0.20mol/L,c(SO3)=4.0mol/L,則Qc==80=K,反應恰好處于平衡狀態(tài),因此反應既不向正反應方向移動,也不向逆反應方向移動,故D符合題意;
故答案為:D。
【分析】A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是一個氣體分子總數(shù)減小的反應,2molSO2和1molO2在恒溫恒容密閉容器中進行反應,隨著反應的進行,容器中壓強要減小,和Ⅱ相比平衡轉化率要低一些,a>1.6,壓強較小反應速率減小,和Ⅱ相比t3n(甲),p(乙)<3p(甲);升高容器溫度,能使乙容器中反應平衡逆向移動,據(jù)此回答。
11.【答案】D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A.根據(jù)題中條件,反應恒溫、恒壓下進行,所以起始時刻和達平衡后容器中的壓強比為1:1,A不符合題意;
B.A、B的起始量都是1mol,所以A、B的轉化率之比等于參加反應的物質的物質的量之比,根據(jù)反應方程式可以知道,物質A、B的轉化率之比一定是1:2,B不符合題意;
C.在恒壓下,放入3molA和3molB,與起始時1molA和1molB配比數(shù)相等,為等效平衡,則達平衡時生成3amolC,C不符合題意;
D.根據(jù)方程式可知若v正(A)=v逆(B)時,正逆反應速率不相等,反應沒有達到平衡狀態(tài),故D符合題意。
故答案為:D。
【分析】選項C是解答的易錯點,明確等效平衡的含義是解答的關鍵。注意等效平衡的判斷及處理一般步驟是:進行等效轉化——邊倒法,即按照反應方程式的計量數(shù)之比轉化到同一邊的量,與題干所給起始投料情況比較。
12.【答案】D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A.某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應:X(g)+mY(g)3Z(g),平衡時,X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),則可等效為兩等效平衡體系合,在合并瞬間X、Y、Z的體積分數(shù)不變,但單位體積內體系分子總數(shù)增多,依據(jù)勒夏特列原理平衡應朝使單位體積內分子總數(shù)減小方向移動,但再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數(shù)不變,則說明m+1=3,故m=2,A項不符合題意;
B.同一化學反應的平衡常數(shù)只與溫度有關,兩次平衡溫度不變,故兩次平衡的平衡常數(shù)相同,B項不符合題意;
C.m=2,起始量X與Y之比為1:2,則反應過程中由方程式可知反應的X與Y之比為1:2,故X與Y的平衡轉化率之比為1:1,C項不符合題意;
D.m=2,則該反應為反應前后氣體總量不變的反應,故第二次平衡時Z的物質的量為:4mol×10%=0.4mol,故Z的濃度為0.4mol÷2L=0.2mol/L,故D項符合題意;
故答案為:D。
【分析】A.平衡時,X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再達到平衡后,X、Y、Z的體積分數(shù)不變,說明反應前后氣體計量數(shù)之和不變;
B.平衡常數(shù)只與溫度有關,溫度不變,平衡常數(shù)相同;
C.設第一次達到平衡狀態(tài)時X參加反應的物質的量為amol,根據(jù)轉化率=×100%進行計算;
D.設反應的反應前后氣體計量數(shù)之和不變,第一次反應是按照X、Y計量數(shù)之比來投料,所以第二次平衡于第一次平衡是等等效平衡,兩次平衡后各物質的含量不變,據(jù)此解答。
13.【答案】D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A、根據(jù)熱化學方程式,要想得到2akJ熱量,需要4mo1SO2和2molO2完全反應,二氧化硫和氧氣反應為可逆反應,加入4mo1SO2和2molO2不可能完全反應,A不符合題意;
B、加入4molSO2、2mo1O2和2molSO3不可能完全反應,B不符合題意;
C、加入4molSO2.和4mo1O2,4molSO2不可能完全反應,C不符合題意;
D、加入的6mo1SO2和4mo1O2,可能有4mo1SO2和2molO2反應,D符合題意。
故答案為:D。
【分析】由反應方程式可知生成2mol的SO3時放熱akJ,想得到2akJ熱量,則需生成4molSO3;由于反應是可逆反應,不可能完全進行到底,所以要得到4molSO3,SO2與O2物質的量必須要多于4mol和2mol。
14.【答案】B
【知識點】化學反應速率;化學平衡的影響因素;等效平衡
【解析】【解答】A.由表中數(shù)據(jù)可知,3s內氧氣物質的量變化量為0.36mol,容器體積為2L,故0~3s內v(O2)===0.06mol·L-1·s-1,根據(jù)速率之比等于其化學計量數(shù)之比,故v(NO2)=2v(O2)=2×0.06mol/(L.s)=0.12mol/(L.s),故A不符合題意;
B.容器體積不變,在T溫度下,起始時向容器中充入1.0molNO20.5molO3和0.50molN2O50.50molO2,轉化到左邊相當于起始投入2.0molNO2和1.0molO3,與原平衡為完全等效平衡。原平衡12s到達平衡時,氧氣的物質的量為0.8mol,則:
2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)物質的量減少
11
0.8mol0.8mol
由化學方程式可知,氧氣的物質的量等于反應體系的總變化量,故原平衡中平衡時氣體物質的量為2mol+1mol﹣0.8mol=2.2mol。由此可知,起始時向容器中充入1.0molNO20.5molO3和0.50molN2O50.50molO2到達平衡時,混合氣體總物質的量為2.2mol,平衡時壓強為起始的=0.88倍,故B符合題意;
C.由表中數(shù)據(jù)可知,12s與24s時氧氣的物質的量均為0.8mol,說明12s時可逆反應到達平衡,平衡時氧氣的濃度為=0.4mol/L,降低溫度,達到新平衡時測得c(O2)=0.44mol/L,氧氣濃度增大,說明降低溫度,平衡向正反應方向移動,則正反應為放熱反應,即△H<0,故C不符合題意;
D.在T溫度下,起始時向容器中充入2.0molN2O5和2.0molO2,轉化到左邊相當于起始投入4.0molNO2和2.0molO3,所到達的平衡狀態(tài)相當于在原平衡的基礎上壓強增大一倍,平衡向正反應方向移動,平衡時N2O5的物質的量大于2×0.8mol=1.6mol,故參加反應的N2O5的物質的量小于2mol-1.6mol=0.4mol,則達到平衡時,N2O5的轉化率小于×100%=20%,故D不符合題意。
正確答案:B
【分析】A.首先計算氧氣的反應速率,然后結合速率之比等于化學計量數(shù)之比計算二氧化氮的反應速率;
B.根據(jù)三段式計算反應前后的物質的量,根據(jù)壓強之比等于物質的量之比進行計算;
C.根據(jù)降低溫度后氧氣的濃度變化判斷平衡移動方向,然后判斷含變;
D.根據(jù)等效平衡進行分析。
15.【答案】D
【知識點】等效平衡;化學反應速率與化學平衡的綜合應用
【解析】【解答】由于該反應是可逆反應,則達到平衡時反應物或生成物的濃度不可能是0。
A.當反應達到平衡時Z2的物質的量濃度為0.05mol·L-1時,則消耗Z2,反應向逆向移動,此時c(X2)=0.175mol·L-1,c(Y2)=0.525mol·L-1,均不為0,故A可能;
B.當反應達到平衡Z2的物質的量濃度為0.20mol·L-1時,c(X2)=0.10mol·L-1,c(Y2)=0.30mol·L-1,均不為0,故B可能;
C.當反應達到平衡Z2的物質的量濃度為0.35mol·L-1時,則反應向正向移動,此時c(X2)=0.025mol·L-1,c(Y2)=0.075mol·L-1,均不為0,故C可能;
D.當反應達到平衡Z2的物質的量濃度為0.40mol·L-1時,反應向正向進行,此時c(X2)=0,c(Y2)=0,故D不可能;
故答案為:D。
【分析】可逆反應是動態(tài)平衡,反應物和生成物同時存在在體系中,不能有消耗盡的物質,即不能出現(xiàn)某個物質的濃度為0的情況。
16.【答案】B
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】達平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,重新到達的平衡,可以等效為開始加入2.0molPCl3和1.0molCl2到達的平衡,與原平衡相比壓強減小,平衡向逆反應移動,反應物的轉化率減小,故達新平衡時PCl5的物質的量小于原平衡的倍,即達平衡時PCl5的物質的量小于,B符合題意;
故答案為;B
【分析】根據(jù)等效平衡以及平衡移動進行分析。
17.【答案】B
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】解:A.容器甲中的反應在前2min,NO的平均速率v(NO)==0.025mol·L-1·min-1,故A不符合題意;
B.令平衡時NO的濃度為ymol/L,
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
起始(mol/L)0.10.200
轉化(mol/L)yyyy
平衡(mol/L)0.1-y0.2-yyy
則,只要二氧化氮和二氧化硫的濃度分別是0.1mol/L和0.2mol/L,平衡時NO的濃度就相同,故B符合題意;
C.該反應為反應前后氣體壓強不變的反應,容器丙的反應物的起始濃度是容器甲的2倍,平衡不移動,因此容器丙中SO3的體積分數(shù)和容器甲中SO3的體積分數(shù)相等,故C不符合題意;
D.起始濃度容器乙中的NO2是器甲的2倍,而SO2的起始濃度一樣,單純的增大某一種物質的濃度,這種物質的轉化率一定降低,因此達到平衡時,容器乙中NO2的轉化率小于容器丙中NO2的轉化率,故D不符合題意;
故答案為:B.
【分析】對于氣體分子數(shù)兩邊相等的反應,對應物質成比例屬于等效平衡。
18.【答案】A,D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A.對比Ⅰ、Ⅲ,如溫度相同,0.1mol/L的CH3OH相當于0.20mol/L的H2和0.1mol/L的CO,為等效平衡,但Ⅲ溫度較高,平衡時CH3OH較低,說明升高溫度平衡逆向移動,正反應為放熱反應,故A正確;
B.對比Ⅰ、Ⅱ,在相同溫度下反應,但Ⅱ濃度較大,由方程式可知,增大濃度,平衡正向移動,則容器Ⅰ中反應物轉化率比容器Ⅱ中的小,故B錯誤;
C.Ⅱ濃度較大,Ⅲ溫度較高,增大濃度平衡正向移動,升高溫度平衡逆向移動,則不能比較Ⅱ、Ⅲ中c(H2)關系,故C錯誤;
D.對比Ⅰ、Ⅲ,Ⅲ溫度較高,濃度相當,升高溫度,反應速率增大,故D正確.
故選AD.
【分析】本題考查化學反應速率的影響,涉及知識點等效平衡,為高頻考點,側重于考查學生的分析能力,題目難度不大,但易錯,答題時注意把握反應的特點以及平衡的影響因素.
19.【答案】B,D
【知識點】化學平衡常數(shù);等效平衡;化學反應速率與化學平衡的綜合應用;化學平衡的計算
【解析】【解答】A.T1時,0~10minCH4的平均反應速率為;在同一化學反應中,用不同的物質表示化學反應速率,其數(shù)值之比等于計量數(shù)之比,可知,T1時0~10minNO2的平均反應速率為0.03molL-1min-1,A不符合題意;
B.由表格數(shù)據(jù)可知,T2時CH4的平衡物質的量為0.15mol,則轉化的甲烷為0.50mol-0.15mol=0.35mol,則T2時CH4的平衡轉化率為,B符合題意;
C.利用濃度商Qc和K的關系,判斷平衡移動方向。利用三等式,求出平衡常數(shù)K,T1時,體積為1L,由表格中數(shù)據(jù),有:
則T1時,反應的平衡常數(shù)=6.4;T1時向平衡體系中再充入0.30molCH4和0.80molH2O(g),則CH4的濃度變?yōu)?.4mol·L-1,H2O的濃度變?yōu)?.6mol·L-1,此時濃度商,Qc>K,則平衡逆向移動,C不符合題意;
D.T1時向平衡體系中再充入0.5molCH4和1.2molNO2,平衡正向移動,氮氣濃度變大,D符合題意;
故答案為:BD。
【分析】D項需要注意;體積不變,物質的量變?yōu)樵瓉淼?倍,若新平衡與原平衡等效,則N2平衡的濃度變?yōu)樵胶獾?倍;但物質的量變?yōu)樵瓉淼?倍,新平衡與原平衡相比,其效果相當于壓強增大,平衡逆向移動,則N2平衡的濃度比原平衡的2倍小,但是比原平衡大;綜上則達新平衡時N2的濃度增大,大于原平衡濃度小于原平衡濃度的2倍。
20.【答案】B,D
【知識點】化學平衡移動原理;等效平衡;化學反應速率與化學平衡的綜合應用;化學平衡的計算
【解析】【解答】A.a點時反應達到平衡,NO2轉化率為40%,則
T℃時,該反應的化學平衡常數(shù)為,故A不符合題意;
B.圖中c點還未達到平衡,反應往正方向進行,v(正)>v(逆),故B符合題意;
C.向a點平衡體系中充入一定量的NO2,等效于加壓,平衡逆移,轉化率降低,C不符合題意;
D.由A可知a點時容器內氣體物質的量為1.2mol;b點時反應三段式為
則b點容器內氣體物質的量為1.4mol,由于V1<V2,則Pa:Pb>6:7,故D符合題意;
故答案選:BD。
【分析】由反應可知容器體積越大,壓強越小,反應往正方向移動,NO2的轉化率提高,由圖像可知,相同時間,a,b為已達到平衡點,c還未達到平衡,利用化學平衡常數(shù)和等效平衡進行分析。
21.【答案】A,D
【知識點】化學反應速率;等效平衡;化學平衡的計算;化學反應速率和化學計量數(shù)的關系
【解析】【解答】A.由圖Ⅰ可知,200℃時5min達到平衡,平衡時B的物質的量變化量為0.4mol-0.2mol=0.2mol,容器體積為2L,故v(B)==0.02molL-1min-1,故A符合題意;
B.由圖Ⅱ可知,n(A):n(B)一定時,溫度越高平衡時C的體積分數(shù)越大,說明升高溫度平衡向正反應移動,故正反應為吸熱反應,即△H>0,圖I可以知道,200℃時,A的物質的量變化量為0.4mol,B的物質的量變化量為0.2mol,在一定溫度下只要A、B起始物質的量之比剛好等于平衡化學方程式化學計量數(shù)之比,平衡時生成物C的體積分數(shù)就最大,A、B的起始物質的量之比=0.4mol:0.2mol=2,故B不符合題意;
C.恒溫恒容條件下,通入氦氣參與反應的各物質的濃度不變,平衡不移動,故C不符合題意;
D.由圖Ⅰ可知,200℃時平衡時,A、B、C的物質的量變化量分別為0.4mol、0.2mol、0.2mol,相同時間內物質的量的變化量之比等于化學計量數(shù)之比,故x:y:z=0.4mol:0.2mol:0.2mol=2:1:1;平衡時A的體積分數(shù)為:=0.5;200℃時,向容器中充入2molA和1molB若達到等效平衡,則A的體積分數(shù)為0.5,而實際上相當于在等效平衡的基礎上壓強增大,該反應為氣體減少的反應,平衡正向移動,A的體積分數(shù)減小,即新的平衡中A的體積分數(shù)小于0.5,故D符合題意;
故答案為AD。
【分析】B、溫度升高,平衡時C的體積分數(shù)變大,即往正反應方向移動,△H>0
C、充入He,對平衡無影響
22.【答案】A,C
【知識點】化學平衡常數(shù);化學平衡移動原理;等效平衡
【解析】【解答】該反應為氣體體積不變的反應,根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,以上兩容器中反應為等溫等壓下的等效平衡,
A.假設能按比例完全轉化為HI,則容器Ⅰ與容器Ⅱ的物質的量之比為1:3,體積相同,則反應過程中,容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強的比為1:3,選項A正確;
B、兩容器達平衡時:c(HI,容器Ⅱ)=3c(HI,容器Ⅰ),B錯誤;
C、溫度一定,容器Ⅱ中反應達到平衡時v正=v逆,由v正=v(H2)消耗=v(I2)消耗=k正c(H2)·c(I2)得c(H2)·c(I2)=,由v逆=v(HI)消耗=k逆c2(HI)得c2(HI)=,則有K===,選項C正確;
D、容器Ⅰ達平衡時,H2、I2、HI的濃度分別為0.07mol·L-1、0.07mol·L-1、0.03mol·L-1,K=,向容器Ⅰ中同時再通入0.1molI2和0.1molHI,則此時Q=>K,ν逆>ν正,選項D錯誤。答案選AC。
【分析】根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,以上兩容器中反應為等溫等壓下的等效平衡
B、由于正反應系數(shù)之和=逆反應系數(shù)之和,因此壓強對化學平衡無影響。
D、當Q>K時反應逆向移動,當Q<K時,反應正向移動。Q=反應物的濃度的系數(shù)次方/生成物濃度的系數(shù)次方
23.【答案】C,D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】解:M容器保持恒容,N容器保持恒壓,由于反應前后的氣體系數(shù)和不等,所以兩個平衡態(tài)也不一樣,
A、x:y=1:2,即y=2x,設反應中消耗掉amoN2l,則:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g
初始:x
2x
0
變化:a
3a
2a
故N2的轉化率=,H2的轉化率=,則平衡時,M中的轉化率:N2<H2,故A錯誤;
B、題目中熱化學方程式的意義:若1moN2l完全反應,放熱192kJ,當M中放出熱量172.8kJ時,參加反應的N2的物質的量為×1mol=0.9mol,故N2的轉化率為,故B錯誤;
C、x=1,y=3,由于反應后氣體體積減小,N容器建立的平衡相當于恒溫恒容下建立的平衡減小容器體積,壓強增大,平衡正向移動,達到平衡后的轉化率關系為:α(M)<α(N),故C正確;
D、要讓M、N中平衡時A的體積分數(shù)一樣,那么只能是M或N中,反應前后不論限度多少,A的體積分數(shù)始終為定值,假定反應的A為zmol,則:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g
起始:x
y
0
反應:z
3z
2z
平衡:x﹣z
y﹣3z
2z
故平衡時N2的體積分數(shù)為,N2的體積分數(shù)始終為定值,則x=y,即x=y時,平衡時N2氣體在兩容器中體積分數(shù)相等,故D正確;
故選CD.
【分析】M容器保持恒容,N容器保持恒壓,由于反應前后的氣體系數(shù)和不等,所以兩個平衡態(tài)也不一樣,
A、由于x:y=1:2,即y=2x,設反應中消耗掉amolA,用a表示參加反應的B的物質的量,表示出轉化率;
B、題目中熱化學方程式的意義為1molA完全反應,放熱192kJ,根據(jù)實際放出的熱量計算參加反應的A的物質的量,進而表示出轉化率進行判斷;
C、反應中氮氣與氫氣的物質的量之比為1:3,反應時按1:3的比例反應;
D、讓M、N中平衡時N2的體積分數(shù)一樣,那么只能是M或N中,反應前后不論限度多少,N2的體積分數(shù)始終為定值,假定反應的N2為zmol,利用三段式表示平衡時各組分的物質的量據(jù)此判斷.
24.【答案】C,D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】當該反應是氣體體積可變的反應時,兩次平衡C的體積分數(shù)不變,說明新平衡與原平衡等效,滿足A的物質的量為2mol、B的物質的量為1mol,根據(jù)化學計量系數(shù)得到A的物質的量滿足,解得;當該反應是氣體體積不變的反應,也滿足等效平衡,此時,CD符合題意;
故答案為:CD。
【分析】依據(jù)等效平衡原理計算。
25.【答案】B,D
【知識點】化學平衡的影響因素;等效平衡;化學平衡的計算
【解析】【解答】A.催化劑只改變反應速率,不影響平衡轉化率,故A不符合題意;
B.據(jù)圖可知溫度升高SO2的平衡轉化率下降,說明平衡逆向移動,所以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)為放熱反應,ΔH0,所以K>50,故D符合題意;
故答案為BD。
【分析】利用平衡影響因素判斷,注意催化劑不影響平衡。根據(jù)溫度對平衡的影響判斷反應類型,對于反應物起始量同時增加或減小可以用等效法進行判斷。平衡常數(shù)的計算常利用特殊點列三段式進行計算。
26.【答案】A,D
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】根據(jù)等效平衡,按化學計量數(shù)轉化到方程式的左邊,滿足n(NH3)=2mol,則達到平衡時,容器內N2的百分含量為a%,
A.3molH2+1molN2按化學計量數(shù)轉化到方程式的左邊可得:n(NH3)=2mol,與初始量2molNH3相同,屬于等效平衡,故A符合題意;
B.2molNH3+1molN2與初始量2molNH3不相同,則不屬于等效平衡,達到平衡時,容器內N2的百分含量不是a%,故B不符合題意;
C.2molN2+3molH2按化學計量數(shù)轉化到方程式的左邊,可得:n(NH3)=2mol、n(N2)=1mol,與初始加入物質不同,不是等效平衡,故C不符合題意;
D.0.1molNH3+0.95molN2+2.85molH2,按化學計量數(shù)轉化到方程式的左邊可得:n(NH3)=2mol,與初始量2molNH3相同,屬于等效平衡,故D符合題意;
故答案為:AD。
【分析】反應2NH33H2+N2,在恒溫恒容下,達到平衡時,容器內N2的百分含量也為a%,說明與原平衡是等效平衡,按化學計量數(shù)轉化到方程式的左邊,滿足n(NH3)=2mol即可,據(jù)此進行分析。
27.【答案】(1)BD;AC;1.25
(2)KA=KB>KC;1.6
(3)A;2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+
【知識點】化學平衡常數(shù);等效平衡
【解析】【解答】(1)①分析題給信息,根據(jù)化學平衡的特點,正逆反應速率相等或變量不變即可說明反應達平衡狀態(tài):
A.消耗0.1molA的同時生成0.1molC指的都是正反應速率,不能說明反應達到平衡狀態(tài),A項不正確;
B.由反應方程式可知,該可逆反應為反應前后氣體分子數(shù)減小的反應,故容器中氣體的壓強不隨時間而變化,即總壓強一定,說明該反應達平衡狀態(tài),B項正確;
C.根據(jù)題給信息,恒容條件下,該反應中物質的總質量不變,任何時刻容器中氣體密度都不隨時間而變化,故不能說明該反應達平衡狀態(tài),C項不正確;
D.根據(jù)題給信息:向容積為1L的恒溫恒容密閉容器中加入1molA氣體和1molB氣體后發(fā)生反應,ts后,反應達到平衡狀態(tài),生成0.5molC氣體,則根據(jù)反應方程式可知,消耗0.5molA氣體,則A氣體的轉化率=,則A的轉化率為50%可以說明反應達平衡狀態(tài),D項正確;
答案選BD。②根據(jù)等效平衡可知,保持容器溫度和容積不變,開始時向容器中加入1molC氣體與開始時加入1molA氣體和1molB氣體是等效的,則有:Q1+Q2=q,據(jù)此可知,Q1+2Q2>q。故AC正確;
答案選AC。③原平衡中,加入1molA氣體和1molB氣體,達平衡后生成0.5molC氣體,則根據(jù)反應方程式可知,平衡時A、B氣體的物質的量均為0.5mol,則平衡常數(shù)K=。
在原平衡基礎上,保持容器溫度和容積不變,向容器中再通入amolA氣體,重新達平衡后,B氣體的轉化率為75%,則可知重新達平衡時,B又消耗了,由題意可知,溫度不變,平衡常數(shù)不變,根據(jù)三段式,有:
則平衡常數(shù)K=,解得a=1.25,答案為:1.25;(2)①分析題中轉化率-溫度圖可知,隨著溫度升高,CO的轉化率逐漸降低,說明升高溫度,平衡向逆反應方向移動,該可逆反應為放熱反應。根據(jù)平衡常數(shù)只與溫度有關,A點和B點的溫度相同,則KA=KB。A、B點溫度為T1℃,C點溫度為T2℃,T2℃>T1℃,該可逆反應正反應為放熱反應,故KA=KB>KC。答案為:KA=KB>KC;②由題可知,A點時CO的轉化率為0.5,則CO轉化的物質的量=,容器體積為8L,則有:
平衡常數(shù)K=
A點和B點的溫度相同,平衡常數(shù)K也相同。B點時CO的轉化率為0.8,則CO轉化的物質的量=。設平衡狀態(tài)B時容器的體積為V,則據(jù)題意有:
平衡常數(shù)K=,解得:V=1.6L。答案為:1.6;(3)由題中所給工作原理圖,可知該裝置為電解池。由圖可知,H+向右側移動,根據(jù)電解池原理,陽離子移向陰極,陰極與電源的負極相連,由此可知,B為電源的負極,電源的正極為A。陽極發(fā)生氧化反應,結合電解池的工作原理圖,可知,陽極的電極反應方程式為:2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+;答案為:A;2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+。
【分析】(1)②根據(jù)等效平衡原理:恒溫恒容條件下反應前后體積改變的反應,通過化學計量數(shù)比換算成同一半邊的物質后,物質的量與原平衡相等即等效,可知開始時加入1molC與原平衡等效,平衡時對應各組分的物質的量相等,則可知Q1、Q2和q的關系,據(jù)此分析。③分析題給信息,溫度不變,則平衡常數(shù)不變,根據(jù)原平衡可計算出平衡常數(shù),根據(jù)平衡常數(shù)的計算式,進而可計算出a的值。
28.【答案】(1)2CO2+4H2O2CH3OH+3O2或2H2O2H2+O2、CO2+3H2CH3OH+H2O;H2
(2)-48.97kJ·mo1-1
(3)X;0.12mol-1min-1;>;b點比c點對應狀態(tài)下反應物濃度大,體系溫度高;
(4)TS1;該步反應的活化能(或能壘或需要吸收的能量)最大;CO2+6H=HOCO+5H或CO2+H=HOCO
【知識點】反應熱和焓變;化學平衡的影響因素;等效平衡;化學反應速率與化學平衡的綜合應用
【解析】【解答】(1)由液態(tài)太陽燃料的合成示意圖分析可知,排放在空氣中的CO2與H2O電解產生的H2在太陽能的條件下發(fā)生反應生成CH3OH,反應的化學方程式為2CO2+4H2O2CH3OH+3O2或2H2O2H2+O2、CO2+3H2CH3OH+H2O,則太陽能出來儲存在甲醇中,還儲存在H2中,故答案為:2CO2+4H2O2CH3OH+3O2或2H2O2H2+O2、CO2+3H2CH3OH+H2O;H2;(2)根據(jù)題干信息,(3×反應1-反應2)可得反應CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),根據(jù)蓋斯定律可得,故答案為:-48.97;(3)①根據(jù)圖像可知,相同溫度時選用催化劑X時,CO2的轉化率較高,故答案為:X;②由圖像,T1K時,a點對應容器在0~5min內CO2的轉化率為40%,則Δn(CO2)=1.0mol×40%=0.4mol,根據(jù)方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)可知,Δn(H2)=3Δn(CO2)=1.2mol,則平均反應速率,由于b點比c點對應狀態(tài)下反應物濃度大,體系溫度高,所以b點對應狀態(tài)下反應物的有效碰撞幾率b>c,故答案為:0.12mol-1min-1;>;b點比c點對應狀態(tài)下反應物濃度大,體系溫度高;
③由圖像可知,T2K時CO2的轉化率為60%,即Δn(CO2)=1.0mol×60%=0.6mol,則可列三段式:
由阿伏加德羅定律PV=nRT可知,恒溫恒容時,壓強與物質的量成正比,因此反應后的總壓強為0.7p,則該溫度下反應的平衡常數(shù),故答案為:;(4)由熱催化反應的歷程圖分析可知,TS1步反應的活化能(或能壘或需要吸收的能量)最大,對反應速率的影響最大,反應方程式為CO2+6H=HOCO+5H或CO2+H=HOCO,故答案為:TS1;該步反應的活化能(或能壘或需要吸收的能量)最大;CO2+6H=HOCO+5H或CO2+H=HOCO。
【分析】(1)根據(jù)反應物和生成物即可寫出方程式,根據(jù)產物即可判斷
(2)根據(jù)蓋斯定律即可計算出焓變
(3)①根據(jù)轉化率最大值時的溫度即可判斷出
②根據(jù)a點的數(shù)據(jù)利用三行式進行計算出此時的速率,濃度越大碰撞紀律越大
③根據(jù)此時的轉化率即可計算出平衡時的物質的量計算出平衡分壓即可計算出常數(shù)
(4)找出活化能最大的步驟即可
29.【答案】(1)<;2b-a-c;;B;催化劑II,450℃;溫度較低時,催化劑I的活性偏低
(2)>;0.3
【知識點】反應熱和焓變;焓變和熵變;化學平衡常數(shù);化學平衡狀態(tài)的判斷;等效平衡
【解析】【解答】(1)①已知該反應為自發(fā)反應,則△G=△H-T△S<0,由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應,反應的△S<0,△H<0,即該反應的反應熱△H<0;
②已知:①
②
③
則根據(jù)蓋斯定律,將②×2-①-③,整理可得△H=(2b-a-c)kJ/mol;
③i.一定溫度下,將2molCO、4molNO充入2L密閉容器。5min到達平衡,測得N2的物質的量為0.5mol,根據(jù)物質反應轉化關系可知反應消耗1.0molNO,則5min內NO濃度變化表示的反應速率v(NO)=;
ii.A.單位時間內,消耗2molCO同時形成1molN2表示的都是反應正向進行,不能據(jù)此判斷反應是否達到平衡狀態(tài),A不正確;
B.反應混合物都是氣體,氣體的質量不變;反應前后氣體的物質的量發(fā)生改變,若混合氣體的平均相對分子質量不再改變,則氣體的物質的量不變,反應達到了平衡狀態(tài),B正確;
C.反應在恒容密閉容器中進行,氣體的體積不變,反應混合物都是氣體,氣體的質量不變,則混合氣體的密度始終不變,因此不能據(jù)此判斷反應是否達到平衡狀態(tài),C不正確;
D.加入的CO與NO的物質的量的比是1:2,二者反應的物質的量的比是1:2,則二者的轉化率的比值始終不變,因此不能據(jù)此判斷反應是否達到平衡狀態(tài),D不正確;
故答案為:B;
④i.由圖象可知:在催化劑II,450℃條件下達到最大脫氮率,故該反應應采取的最佳實驗條件為催化劑II,450℃;
②這是由于在反應溫度較低時,催化劑的活性偏低,反應速率慢,所以脫氮率隨溫度升高變化不大;
(2)①在其它條件不變時,升高溫度,化學反應速率加快。根據(jù)表格中甲、丙數(shù)據(jù)可知:NO起始濃度相等,只有反應溫度不同,反應速率:丙>甲,所以溫度:丙>甲;
②由于容器的容積是1L,在反應為400℃,達到平衡時n(NO)=0.80mol,則當反應達到平衡時c(NO)=0.80mol/L,根據(jù)物質反應轉化關系可知平衡時c(N2)=c(CO2)=0.60mol/L,則該反應的化學平衡常數(shù)K=。對于乙容器,假設平衡時反應產生N2的物質的量濃度為xmol/L,則平衡時c(CO2)=xmol/L,c(NO)=(1-2x)mol/L,溫度不變,化學平衡常數(shù)不變,所以,解得x=0.3mol/L,容器的容積是1L,則乙容器達到化學平衡時N2的物質的量n(N2)=0.3mol/L×1L=0.3mol。
【分析】(1)①根據(jù)△H-T△SK4=1.0,所以反應在逆向進行,v正(CO)v逆,選項C不符合題意;
D.初始投料為0.30molCO和0.60molH2,若完全反應則生成0.30molCH3OH,即該溫度下向容器內加入0.30molCH3OH可以達到完全一樣的平衡狀態(tài),平衡時n(CH3OH)=0.20mol,CH3OH的轉化率為,而加入1molCH3OH相當于等效平衡的基礎上加壓,反應的平衡會右移,導致CH3OH的轉化率減小,選項D不符合題意;
故答案為:A。
【分析】利用等效平衡原理分析問題時,先假設一個能達到等效平衡的虛擬狀態(tài),再分析實際情況與虛擬狀態(tài)相比改變的條件是什么,平衡會如何移動;也可以定量分析,本題中可用求出該溫度下的平衡常數(shù),改變投料之后可以計算該狀態(tài)下的濃度商,與平衡常數(shù)進行比較,判斷平衡移動的方向。
3.(2023·分宜模擬)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H=﹣197kJmol﹣1.向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體:(甲)2molSO2和1molO2;(乙)1molSO2和0.5molO2;(丙)2molSO3.恒溫、恒容下反應達平衡時,下列關系一定正確的是()
A.容器內壓強p:P甲=P丙>2P乙
B.SO3的質量m:m甲=m丙>2m乙
C.c(SO2)與c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙
D.反應放出或吸收熱量的數(shù)值Q:Q甲=Q丙>2Q乙
【答案】B
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】解:恒溫恒容,甲與乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,轉化率增大;丙按化學計量數(shù)轉化到左邊可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,與甲為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,
A、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故壓強p甲=P丙,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,故P乙<P甲<2P乙,故P甲=P丙<2P乙,故A錯誤;
B、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故質量m甲=m丙,甲等效為在乙到達平衡的基礎上,再加入1molSO2和0.5molO2,增大壓強,平衡向正反應移動,SO2轉化率增大,m甲>2m乙,故m甲=m丙>2m乙,故B正確;
C、對于甲、乙,SO2、O2起始物質的量之比等于化學計量數(shù)之比,c(SO2)與c(O2)之比為定值2:1,丙為分解反應,丙中c(SO2)與c(O2)之比為2:1,故k甲=k丙=k乙=2,故C錯誤;
D、甲與丙為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,故Q甲+Q丙=197,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,SO2轉化率增大,故Q甲>2Q乙,故D錯誤;
故選B.
【分析】恒溫恒容,甲與乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強,平衡向正反應移動,故甲中轉化率增大;丙按化學計量數(shù)轉化到左邊可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,與甲為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,據(jù)此結合選項解答;
4.(2023高二上·臺州期末)一定壓強下,向10L密閉容器中充入
和
,發(fā)生反應:
。
的消耗速率(v)、
的消耗速率(v)、溫度(T)三者的關系如圖所示,以下說法中不正確的是()
A.A,B,C三點對應狀態(tài)下,達到平衡狀態(tài)的是C
B.溫度升高,平衡常數(shù)K減小
C.若投料改為通入
和
,
的平衡轉化率不變
D.125℃,平衡時
的消耗速率為0.015
【答案】D
【知識點】化學平衡移動原理;化學平衡狀態(tài)的判斷;等效平衡
【解析】【解答】A.由圖可知C點使
的消耗速率是
的消耗速率的2倍,可知此時正反應速率等于逆反應速率,反應達到平衡狀態(tài),A、B兩點處于平衡前,為非平衡狀態(tài),故A不符合題意;
B.C點平衡后,溫度升高,
的消耗速率增大的程度大于
的消耗速率增大的程度的2倍,可知逆反應速率增大的程度大于正反應速率增大的程度,平衡逆向移動,則逆向吸熱,正向放熱,升高溫度,K減小,故B不符合題意;
C.該反應前后氣體分子數(shù)相等,等倍充入反應物,根據(jù)等效平衡可知,兩平衡等效,最終
的平衡轉化率不變,故C不符合題意;
D.125℃時,A點的消耗速率(v)和的消耗速率(v)均為0.015,說明反應未達平衡狀態(tài),且正反應速率大于逆反應速率,反應正向進行,當達到該溫度下的平衡狀態(tài)時,的消耗速率(v)應大于0.015,故D符合題意;
故答案為:D。
【分析】在A點,Cl2與SCl2的消耗速率相等,則反應未達平衡;在B點,
的消耗速率v(
)=0.03
,在C點,
的消耗速率v(
)=0.06
,反應物與生成物的速率之比等于化學計量數(shù)之比,則反應達到平衡狀態(tài);繼續(xù)升高溫度,
的消耗速率大于Cl2的消耗速率的二倍,則平衡逆向移動,從而得出正反應為放熱反應。
5.(2023高二上·東城期末)某溫度下,在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中發(fā)生反應,體系中各物質濃度的有關數(shù)據(jù)如下。
容器起始濃度平衡濃度
甲0.010.0100.004
乙0.010.020a
丙0.010.010.02b
下列判斷正確的是()
A.甲中條件下,該反應的平衡常數(shù)
B.乙中的平衡轉化率等于
C.丙中反應逆向進行
D.
【答案】C
【知識點】化學平衡常數(shù);化學平衡移動原理;等效平衡
【解析】【解答】A.甲中條件下,平衡時,則轉化的氫氣、碘蒸氣均為,則該反應的平衡常數(shù),A不符合題意;
B.結合選項A可知,甲中的平衡轉化率等于,甲、乙比較,乙中碘的濃度大,促進氫氣的轉化,則乙中的平衡轉化率大于,B不符合題意;
C.丙中,則反應逆向進行,C符合題意;
D.甲、丙比較,用一邊倒法可知,起始物質的量為2倍關系,且物質的量比等于化學計量數(shù)之比,增大壓強平衡不移動,則二者為等效平衡,平衡時,;甲、乙比較,乙中碘的濃度大,促進氫氣的轉化平衡時HI濃度大于甲,則,故D不符合題意;
故答案為:C。
【分析】A.化學平衡常數(shù),指在一定溫度下,可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值;
B.結合選項A,依據(jù)化學平衡移動原理分析;
C.通過計算比較Qc與K的大小判斷;
D.利用“一邊倒法”判斷。
6.(2023高二上·汕尾期末)相同溫度下,在體積相等的三個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)△H=+197kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關數(shù)據(jù)如下表:
容器編號起始時各物質物質的量/mol平衡時反應中的能量變化
SO3SO2O2
①200吸收熱量akJ
②021放出熱量bkJ
③400吸收熱量ckJ
下列敘述正確的是()
A.達平衡時O2的體積分數(shù):①>③
B.熱量關系:a一定等于b
C.①②③反應的平衡常數(shù):③>①>②
D.①中的密度不再改變時說明反應已達到平衡狀態(tài)
【答案】A
【知識點】等效平衡
【解析】【解答】A.①與③相比,起始物質的量③是①的2倍,相當于①平衡后增大壓強,平衡逆向移動,氧氣的體積分數(shù)減小,即達平衡時氧氣的體積分數(shù):①>③,正確;
B.該反應為吸熱反應,將二氧化硫和氧氣轉化為三氧化硫,物質的量與①相同,平衡時達到相同的平衡狀態(tài),則a+b=197,但無法判斷二者的大小關系,錯誤;
C.平衡常數(shù)與溫度有關,因溫度相同,則三個容器內反應的平衡常數(shù):③=①=②,錯誤;
D.該反應中氣體的質量不變,容器的體積不變,氣體的密度始終不變,①中的密度不再改變時,不能說明反應已達到平衡狀態(tài),錯誤;
故選A。
【分析】將①中的SO3“一邊倒”,全部轉化為SO2和O2的物質的量分別為2mol和1mol,達到平衡時與②等效,將③中“一邊倒”后全部轉化為SO2和O2的物質的量分別為4mol和2mol,③在②的基礎上相當于增大壓強,在②的基礎上平衡相當于逆向移動了。
A.達到平衡時①與②等效,③在②的基礎上平衡相當于逆向移動了,O2的體積分數(shù)①>③;
B.①②分別從正向和逆向建立平衡,且等效,所以a+b=197kJ;
C.溫度相同,平衡常數(shù)相同;
D.只有氣體參加反應和生成,容器體積恒定,密度始終不變。
7.(2023高二上·開封月考)溫度為時,向容積為2L的密閉容器甲、乙中分別充入一定量的CO(g)和,發(fā)生反應:.數(shù)據(jù)如下,下列說法正確的是()
容器甲乙
反應物COCO
起始時物質的量(mol)1.20.62.41.2
平衡時物質的量(mol)0.90.3ab
A.甲容器中,平衡時,反應放出的熱量為13.2kJ
B.時,反應的平衡常數(shù)
C.乙容器中,平衡時CO的轉化率為35%
D.平衡時,乙中CO的濃度是甲中的2倍
【答案】D
【知識點】反應熱和焓變;化學平衡常數(shù);等效平衡;化學平衡的計算
【解析】【解答】A.熱化學方程式表達的是消耗了1molCO,反應放熱41kJ,甲容器達到平衡CO消耗的物質的量1.2mol-0.9mol=0.3mol,反應放熱0.3mol×41kJ·mol-1=12.3kJ,A不符合題意;
B.
把平衡的濃度代入平衡常數(shù)表達式計算:K===,B不符合題意;
C.乙和甲是等效平衡,乙和甲的轉化率相等,平衡時CO的轉化率為×100%=25%,C不符合題意;
D.乙和甲是等效平衡,乙起始投放物料是甲的兩倍,達到平衡,乙中各對應物質物質的量濃度是甲的兩倍,D符合題意;
故答案為:D。
【分析】A.根據(jù)消耗的CO的物質的量和焓變計算;
B.列出三段式,根據(jù)K=計算;
C.根據(jù)乙和甲是等效平衡分析;
D.根據(jù)乙和甲是等效平衡,但乙的起始投放物料是甲的兩倍分析。
8.(2023高二下·麗水月考)一定壓強下,向10L密閉容器中充入1molS2Cl2(g)和1molCl2,發(fā)生反應:S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2與SCl2的消耗速率(v)與溫度(T)的關系如圖所示,以下說法中錯誤的是()
A.A,B,C,D四點對應狀態(tài)下,達到平衡狀態(tài)的是B,D
B.正反應的活化能大于逆反應的活化能
C.達到平衡后再加熱,平衡向逆反應方向移動
D.在300℃下,達到平衡后縮小容器容積,重新達到平衡后,Cl2的平衡轉化率不變
【答案】B
【知識點】活化能及其對化學反應速率的影響;化學平衡移動原理;化學平衡狀態(tài)的判斷;等效平衡
【解析】【解答】A.反應達到平衡時正逆反應速率相等,所以Cl2與SCl2的消耗速率之比為1:2,據(jù)圖可知B、D滿足條件,為平衡狀態(tài),故A不符合題意;
B.據(jù)圖可知B、D點之后繼續(xù)升高溫度SCl2的消耗速率變大的更多,即逆反應速率大于正反應速率,平衡逆向移動,所以正反應為放熱反應,焓變小于0,焓變=正反應活化能-逆反應活化能,所以正反應的活化能小于逆反應的活化能,故B符合題意;
C.據(jù)圖可知B、D點之后繼續(xù)升高溫度SCl2的消耗速率變大的更多,即逆反應速率大于正反應速率,平衡逆向移動,故C不符合題意;
D.該反應前后氣體系數(shù)之和相等,壓強不影響平衡,所以縮小容器容積,重新達到平衡后與原平衡為等效平衡,氯氣的轉化率不變,故D不符合題意;
故答案為B。
【分析】A.計算出B,D的反應速率進行判斷正逆反應速率的關系
B.根據(jù)B,D達到平衡,溫度升高,二氯化硫的增長速率比氯氣的增長速率大,故溫度升高后,平衡逆向移動,正反應為放熱反應,根據(jù)焓變與正逆活化能的關系進行判斷
C.平衡后,加熱后根據(jù)含量的關系確定,平衡逆向移動
D.前后系數(shù)之和相等,重新達到平衡后,可視為等效平衡,故轉化率不變
9.(2023高二上·黃山期末)在溫度均為T℃的密閉容器中發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1.6,壓強較小反應速率減小,和Ⅱ相比t3n(甲),p(乙)<3p(甲);升高容器溫度
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