化学平衡计算高考复习专题化学反应速率和化学平衡.docx
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化学平衡计算高考复习专题化学反应速率和化学平衡
专题05化学平衡计算
1.在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
已知
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
、
的浓度
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系的压强
反应物的转化率
下列说法正确的是
A.
B.
C.
D.
2.一定温度下在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中发生反应:
NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)。
投入NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经2min达平衡时,NO2的转化率为50%,下列说法正确的是
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
A.容器甲中的反应在前2min的平均速率v(NO)=0.05mol·L-1·min-1
B.容器乙中若起始时改充0.10mol·L-1NO2和0.20mol·L-1SO2,达到平时c(NO)与原平衡相同
C.达到平衡时,容器丙中SO3的体积分数是容器甲中SO3的体积分数的2倍
D.达到平衡时,容器乙中NO2的转化率和容器丙中NO2的转化率相同
3.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4molSO2和2molO2,发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
2min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4mol,同时放出热量QkJ,则下列分析正确的是( )
A.在该条件下,反应前后的压强之比为6∶5.3
B.若反应开始时容器容积为2L,则v(SO3)=0.35mol·L-1·min-1
C.若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)>1.4mol
D.若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量小于QkJ
4.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
下列说法错误的是
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y
2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
5.在常温、常压和光照条件下,N2在催化剂表面与H2O发生反应:
2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)。
在2L的密闭容器中,起始反应物用量相同,催化剂的使用情况也相同,控制不同温度分别进行4组实验,3h后测定NH3的生成量,所得数据如下表:
实验级别
实验1
实验2
实验3
实验4
温度/K
303
313
323
353
NH3生成量/10−6mol
4.8
5.9
6.0
2.0
下列说法不正确的是
A.温度为303K时,在3h内用氮气表示的平均反应速率为4×10−7mol·L−1·h−1
B.实验1和实验3中,3h内N2的转化率之比为4:
5
C.分析四组实验数据可得出,温度升高可加快反应速率,也可能减慢反应速率
D.353K时,可能是催化剂催化活性下降或部分水脱离催化剂表面,致使化学反应速率减慢
6.温度为T1℃时,在四个容积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:
2NO(g)+2H2(g)
N2(g)+2H2O(g)ΔH,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数),测得有关实验数据如下:
容器编号
物质的起始浓度/(mol/L)
速率/(mol·L-1·s-1)
物质的平衡浓度/(mol/L)
c(NO)
c(H2)
c(N2)
Ⅰ
6×10-3
1×10-3
a×10-3
2×10-4
Ⅱ
6×10-3
2×10-3
2a×10-3
Ⅲ
1×10-3
6×10-3
b×10-3
Ⅳ
2×10-3
6×10-3
4b×10-3
下列说法正确的是()
A.m=2,n=2
B.达到平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1:
2
C.温度升高为T2℃,测得平衡时,容器Ⅱ中c(H2O)=3.8×10-4mol/L,则ΔH>0
D.T1℃时,容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10-4mol,则反应将向逆反应方向进行
7.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)相关数据如下表所示。
下列说法错误的是()
容器
编号
物质的起始浓度
(mol·L-1)
物质的平衡浓度
(mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.容器Ⅰ中发生反应的平衡常数为0.8B.容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆
C.达到平衡时,容器Ⅲ中
>1D.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强之比为16∶17
8.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2 (g)(正反应吸热)。
实验测得:
v正= v (NO2 )消耗= k正c2(NO2 ),v逆= v(NO)消耗=2v (O2 )消耗= k逆c2 (NO)·c(O2 ),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
下列说法正确的是
容器
编号
物质的起始浓度(mol·L-1)
物质的平衡浓度(mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.设k为该反应的化学平衡常数,则有k=k逆:
k正
B.达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C.容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D.若改变温度为T2,且T2>T1,则k正:
k逆<0.8
9.一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中,充入一定量的A和B分别发生下列反应:
3A(g)+B(g)
2C(g)+D(g)+E(s),下列说法正确的是
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
A
B
A
B
容器Ⅰ
300
3
1
0.8
容器Ⅱ
300
6
2
容器Ⅲ
240
3
1
0.4
A.该反应正反应为吸热反应
B.反应达到平衡后加入2molE,A的转化率减小
C.容器Ⅱ达到平衡时B的转化率比容器I大
D.240℃时,该反应的平衡常数K=1.25
10.汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)。
一定温度下,在三个体积均为1.0L恒容密闭容器中发生上述反应,测得有关实验数据如下:
容器
温度/(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
NO
CO
N2
CO2
N2
CO2
I
400
0.2
0.2
0
0
0.12
II
400
0.4
0.4
0
0
III
300
0
0
0.1
0.2
0.075
下列说法正确是
A.容器I中达到平衡所需时间2s,则v(N2)=0.06mol•L-1·s-1
B.该反应的ΔS<0、ΔH<0
C.达到平衡时,体系中c(CO)关系:
c(CO,容器II)>2c(CO,容器I)
D.若起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol,开始时V正>V逆
11.在三个容积均为1L的恒温恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下发生反应3CO(g)+3H2(g)
(CH3)2O(g)+CO2(g)(不发生其他反应), CO的平衡转化率与温度和压强的关系加下图所示。
容器
起始物质的量/mol
平衡转化率
CO
H2
(CH3)2O
CO2
CO
Ⅰ
0.3
0.3
0
0
50%
Ⅱ
0.3
0.3
0
0.1
Ⅲ
0
0
0.2
0.4
下列说法正确的是()
A.该反应的△H<0,图中压强p1>p2
B.达到平衡时,容器Ⅱ中CO的平衡转化率大于50%
C.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ的总压强之比小于4∶5
D.达到平衡时,容器Ⅲ中n[(CH3)2O]是容器Ⅱ中的2倍
12.一定温度下,在三个容积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:
CH3OH(g)+CO(g)
CH3COOH(g) △H<0。
下列说法正确的是
容器编号
温度/K
物质的起始浓度/mol/L
物质的平衡浓度/mol/L
c(CH3OH)
c(CO)
c(CH3COOH)
c(CH3COOH)
I
530
0.50
0.50
0
0.40
II
530
0.20
0.20
0.40
III
510
0
0
0.50
A.达平衡时,容器I与容器II中的总压强之比为3:
4
B.达平衡时,容器II中
比容器I中的大
C.达平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器I中的大
D.达平衡时,容器I中CH3OH 转化率与容器III中CH3COOH 转化率之和小于1
13.在3个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:
SO2(g)+2NO(g)
2NO2(g)+S(s)。
改变容器I的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如下图所示。
下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0
B.T1时,该反应的平衡常数为
C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡,总压强之比小于1:
2
D.若T2 14.温度为T1℃时,在四个容积均为1L的恒容密闭容器中发生反应: 2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)ΔH,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数),测得有关实验数据如下: 容器编号 物质的起始浓度 (mol/L) 速率 (mol·L-1·s-1) 物质的平衡浓度 (mol/L) c(NO) c(H2) c(N2) Ⅰ 6×10-3 1×10-3 a×10-3 2×10-4 Ⅱ 6×10-3 2×10-3 2a×10-3 Ⅲ 1×10-3 6×10-3 b×10-3 Ⅳ 2×10-3 6×10-3 4b×10-3 下列说法正确的是 A.m=2,n=1 B.达到平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1: 2 C.温度升高为T2℃,测得平衡时,容器Ⅱ中c(H2O)=3.8×10-4mol/L,则ΔH>0 D.T1℃时,容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10-4mol,则反应将向逆反应方向进行 15.研究和深度开发CO、CO2的应用对建生态文明社会具有重要的意义。 (1)CO可用于炼铁,已知: Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489.0kJ•mol-1, C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1 则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为____________________。 (2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。 写出该电池的负极反应式: __________________。 (3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。 ①线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI______KⅡ (填“>”或“=”或“<”)。 ②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。 容器 甲 乙 反应物投入量 1molCO2、3molH2 amolCO2、bmolH2、 cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g) 若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为____________。 (4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2(g)转化为CH4和O2,紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化见图2。 在0~15小时内,CH4的平均生成速率I、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为_____________(填序号) (5)一种甲醇燃料电池,使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液。 请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式________________;每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_______________。 (6)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。 通常状况下,将amol/L的醋酸与bmol/LBa(OH)2溶液等体积混合后,溶液中: 2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为__________________。 16.(题文)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。 过程如下: (1)反应Ⅰ: 2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1 反应Ⅲ: S(s)+O2(g) SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1 反应Ⅱ的热化学方程式: ________________。 (2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 p2_______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是________________。 (3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。 将ii补充完整。 i.SO2+4I-+4H+ S↓+2I2+2H2O ii.I2+2H2O+_________ _________+_______+2I- (4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下: 分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。 (已知: I2易溶解在KI溶液中) 序号 A B C D 试剂组成 0.4mol·L-1KI amol·L-1KI 0.2mol·L-1H2SO4 0.2mol·L-1H2SO4 0.2mol·L-1KI 0.0002molI2 实验现象 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 溶液变黄,出现浑浊较A快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 ①B是A的对比实验,则a=__________。 ②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。 ③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因: ________________。 17.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。 (1)已知25℃时: O2(g)+S(s)=SO2(g) △H=一akJ/mol O2(g)+2SO2(g) 2S03(g) △H=-bkJ/mol 写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式: _______________________。 (2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应,回答下列相关问题: ①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。 反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_________。 ②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。 则P1与P2的大小关系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为______ (用 K、Kg、K。 和“<”“>”或“=”表示)。 (3)常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2 Ka2=1.02×10-7。 ①将SO2通入水中反应生成H2SO3。 试计算常温下H2SO3 2H++S032-的平衡常数K=____。 (结果保留小数点后两位数字) ②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中, =______________。 (4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液,充分反应后(忽略溶液体积变化),溶液中c(Ca2+)=______。 (已知,常温下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9) 18.氮的固定意义重大,氮肥的大面积使用提高了粮食产量。 (1)目前人工固氮有效且有意义的方法是_______________(用一个化学方程式表示)。 (2)自然界发生的一个固氮反应是N2(B)+O2(g) 2NO(g),已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol-1、498kJ·mol-1、 632kJ·mol-1,则该反应的△H=____kJ·mol-1。 (3)恒压100 kPa时,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g) N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。 ①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则 ____________点对应的压强最大。 ②恒压100 kPa、25 ℃时,2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为______________,列式计算平衡常数Kp=____________。 (Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数) (4)室温下,用往射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封,然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。 从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐__________(填“变深”或“变浅”),原因是________________。 [已知2NO2(g) N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡] 19.硝酸是一种重要的化工原料,工业上采用氨的催化氧化法制备硝酸。 (1)已知反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)为放热反应,在恒容容器中能说明该反应达到平衡状态的是(_______) A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1: 2: 3 B.v正(N2)=v逆(H2) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 (2)理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_____________ (要求答出两点) ⑶合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下表,则400℃时,测得某时刻氮气、氢气、氨气的物质的量浓度分别为1mol·L-1、2mol·L-1、3mol·L-1时,此时刻该反应正反应速率_____逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”) 温度/℃ 200 300 400 K 1.0 0.86 0.5 (4)消除硝酸工厂尾气的一种方法是用甲烷催化还原氮氧化物,已知: ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1 ②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=-67.0kJ·mol-1 则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为___________________________________________ (5)在25℃下,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成____沉淀(填化学式),当两种沉淀共存时,溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)=_________(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20) 20.碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。 回答下列问题: (1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+ 15C+5N2==2Al23O27N5+15CO,产物Al23O27N5中氮的化合价为______________________________。 (2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下: Al2O3(s)+ 3C(s)==Al2OC(s)+2CO(g) △H1 2Al2OC(s) + 3C(s)==Al4C3(s) + 2CO(g) △H2 2Al2O3(s)+ 9C(s)==Al4C3(s) + 6CO(g) △H3 ①△H3=_________ (用△H1、△H2 表示)。 ②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃,该反应的化学方程式为__________________________。 (3)下列是碳热还原制锰合金的三个反应,CO 与CO2 平衡分压比的自然对数值(1nK=2.303lgK)与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数。 分压=总压× 气体的物质的量分数)。 I.Mn3C(s)+4CO2(g) 3MnO(s)+5CO(g) Kp(I) II.Mn(s)+CO2(g) MnO(s)+CO(g) Kp(II) III.Mn3C(s) + CO2(g) 3Mn(s)+2CO(g) Kp(III) ①△H>0 的反应是__________________ (填“I”“II”或“I”)。 ②1200 K时,在一体积为2L的恒容密闭容器中有17.7 gMn3C(s)和0.4molCO2,只发生反应I,5min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min 内V(CO2)=____________。 ③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应II,下列能说明反应II达到平衡的是____________ (填字母 )。 A.容器的体积不再改变 B.固体的质量不再改变 C.气体的总质量不再改变 ④向恒容密闭容器中加入Mn3C 并充入0.1molCO2,若只发生反应III,则在A点反应达到平衡。 当容器的总压为a kPa时,CO2的转化率为______________;A点对应温度下的Kp(III)=____________。 21. (1)在一定条件下: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),在两个均为2L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2O)/n(CO)]充入H2O(g)和CO,CO的平衡转化率α(CO)与温度的关系如
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