题目内容
在一密闭容器中发生反应: 2A(g)+B(g)E(g)
(1)写出该反应的平衡常数表达式___________ ____,已知升高温度时,v(正)>v(逆),此时K值__ __(填“变大”“变小”或“不变”);该反应的△H_____0(填“>”、“=”、“<”);
(2)将1.0mol A和1.0mol B混合后装入2L容器中发生反应,E的物质的量的变化如图所示。
①3分钟内E的平均反应速率为________ _________;
②求此温度下该反应的平衡常数K= (结果保留小数后1位);
③请在图中画出5分钟内A的物质的量变化的曲线;
(3)已知在如图所示的变化中,平衡常数K保持不变,则在5~7min内引起E的物质的量变化的原因可能是____________(填编号)。
①降低了温度 ②升高了温度 ③使用了催化剂 ④增大了容器的体积 ⑤缩小了容器的体积 ⑥减少了A的物质的量。
(14分)(1)(2分) 变大(2分) 大于(2分)
(2)①0.05mol/(L?min)(2分,其它速率单位表达也行)
②10.7(2分,答卷留空影响,不要写出求解过程,只要数值准确);
③见下图(2分,起点和转折点要求准确)
(3)④、⑥(2分,对1给1分,错1扣1分,扣完2分为止)
解析试题分析:(1)由于化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,则该反应的平衡常数为c(E)/[c2(A)·c(B)];根据化学平衡移动原理可知,平衡时升高温度,v(正)>v(逆),前者导致平衡向吸热反应方向移动,后者导致平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应;升高温度导致平衡向正反应方向移动时,生成物浓度增大、反应物浓度减小,根据化学平衡常数的计算式可知,则该反应的平衡常数变大或增大;(2)①读图可知,3分钟内E由0增加到0.3mol,根据平均反应速率的计算式(v=△c/△t=△n/(V·△t)),则v(E)=0.3mol/(2L×3min)=0.050mol/(L·min);②解:依题意,该反应各组分起始、变化、平衡的浓度均已知,则:
2A(g) + B(g) E(g)
起始浓度/ mol?Lˉ1 0.5 0.5 0
变化浓度/ mol?Lˉ1 0.3 0.15 0.15
平衡浓度/ mol?Lˉ1 0.2 0.35 0.15
K= c(E)/[c2(A)·c(B)]=" 0.15/[" 0.22×0.35]≈10.7
答:此温度下该反应的平衡常数K为10.7。
③画图要点:a.依题意,起点(或t=0)时,A为1.0mol;b.未达平衡时,A逐渐减小;c.拐点(或平衡点、t=3min),n(A)="c(A)" ?V=0.2mol?Lˉ1×2L=0.4mol;d.t=3min~5min时,该反应处于化学平衡状态,A为0.4mol,保持不变。
(3)平衡常数只与温度有关,由于正反应是吸热反应,降低温度平衡左移,生成物浓度减小、反应物浓度增大,则c(E)/[c2(A)·c(B)]的比值减小,所以平衡常数K减小,故①错误;升高温度平衡右移,生成物浓度增大、反应物浓度减小,则c(E)/[c2(A)·c(B)]的比值增大,所以平衡常数K增大,故②错误;使用催化剂时,平衡不移动,E的物质的量不减小,平衡常数K也不变,故③错误;增大容器体积,各组分浓度均减小,实质就是减小压强,由于正反应是气态物质体积减小的反应,减小压强平衡左移,则E的物质的量减小,但平衡常数K不变,故④正确;缩小容器体积,各组分浓度均增大,实质就是增大压强,平衡右移,则E的物质的量增大,但平衡常数K不变,故⑤错误;减小A的物质的量,就是减小反应物浓度,平衡左移,则E的物质的量减小,但平衡常数K不变,故⑥正确。
考点:考查化学反应原理,涉及化学平衡常数表达式的书写、根据温度导致化学平衡移动的方向确定焓变的正负、平衡常数的变化趋势、平均反应速率和化学平衡常数的计算、画出化学反应速率和化学平衡图像、推断影响化学平衡的因素等。
碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ·mol-1在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(mol/L) 浓度(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q 0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
请写出该电池正极反应式 ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH= (不考虑溶液体积的变化)。
甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
③该反应的△H 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是 。
A.升高温度 | B.将CH3OH(g)从体系中分离 |
C.充入He,使体系总压强增大 | D.再充入1mol CO和3mol H2 |
实验编号 | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(Mpa) |
i | 150 | 1/3 | 0.1 |
ii | | | 5 |
iii | 350 | | 5 |
a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。
I.(1)在一密闭的2L的容器里充入8mol SO2和4mol 18O2,在一定条件下开始反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),2min末测得容器中有7.2mol SO2。试回答:
① 反应后18O原子存在于哪些物质中 ;
② 2min末SO3的浓度________________________;
③ 用O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率_______________________。
II.某化学反应2A (g)B(g)+D(g)在3种不同条件下进行,B和D的起始浓度为0,反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验序号 | 时间 浓度 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
1 | 800℃ | 1.0 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
2 | 800℃ | c2 | 0.92 | 0.75 | 0.63 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
3 | 820℃ | 1.0 | 0.40 | 0.25 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
根据上述数据,完成下列填空:
(1) 实验1达到平衡的时间是__________min,c2_____1.0 min·L-1(填“<”“>”或“=”)。
(2)实验3比实验1的反应速率_________(填“快”或“慢”),原因是___________________________________________________________________________。
(3) 如果2A (g)B(g)+D(g)是一个吸热反应,那么实验3与实验1相比,在相同体积时___________吸收的热量多,理由是___________________________________________。
工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH =-49.0 kJ·mol-1
(1)在相同温度和容积不变时,能说明该反应已达平衡状态的是
A.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1 |
B.容器内压强保持不变 |
C.H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1 |
D.容器内的密度保持不变 |
① a点正反应速率 逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。
② 仅改变某一实验条件时,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线Ⅰ对应的实验条件改变是 ,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 。
③ 在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。
④ 结合图给实线的数据,计算该温度时反应的化学平衡常数。(写出计算过程)
(3)甲醇可用以制燃料电池,常用KOH作电解质溶液,负极的电极反应式为: 。
(10分)某研究小组为了研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能,设计如下实验。已知:c(H2SO4)="4.5" mol·L-1,反应均需要搅拌60min。
编号 | 温度/℃ | 加入某盐 | H2SO4体积/mL | H2O体积/mL | 铝粉加入量/g | 铝粉溶解量 /g |
① | 20 | 不加 | 40 | 0 | 2.0050 | 0.0307 |
② | 80 | 不加 | 40 | 0 | 2.0050 | 0.1184 |
③ | t1 | 不加 | 20 | V1 | 2.0050 | ﹨ |
④ | t2 | 5 mL0.01 mol·L-1 CuSO4溶液 | 20 | V2 | 2.0050 | ﹨ |
为了获得铝粉溶解量,还需要测量的数据是 。
(2)实验①和③是为了研究硫酸的浓度对该反应的影响,则t1= ℃,V1= mL。
(3)实验③和④是为了研究加入CuSO4溶液对该反应的影响,则t2= ℃,V2= mL。
研究表明,在相同条件下加入少量CuSO4有利于Al的溶解。原因是 。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打,照相业中用作定影剂。Na2S2O3易溶于水,在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO2生成。
(1)Na2S2O3溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响,完成有关的实验设计表(已知各溶液体积均为5 mL):
实验编号 | T/K | c(Na2S2O3)/ mol·L-1 | c(H2SO4)/ mol·L-1 | 实验目的 |
① | 298 | 0.1 | 0.1 | 实验①和②探究温度对该反应速率的影响; 实验①和③探究反应物浓度对该反应速率的影响 |
② | 308 | | | |
③ | | 0.2 | |
________ (提示:S元素被氧化为SO42-)。
(3)现有一瓶Na2S2O3固体,可能含有Na2SO4固体,请设计实验验证,写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂:1 mol·L-1 H2SO4、1 mol·L-1 HNO3、1 mol·L-1 HCl、1 mol·L-1 NaOH、0.1 mol·L-1 Ba(NO3)2、0.1 mol·L-1 BaCl2、0.01 mol·L-1 KMnO4、蒸馏水。
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1:取少量固体于试管A中,加蒸馏水溶解。 | |
步骤2:向试管A加入 | |
步骤3:取步骤2的少量上层清液于试管B中, | |
对常温下0.1 mol/L的醋酸溶液,以下说法正确的是
A.由水电离出来的的c(H+)=1.0×10-13 mol/L |
B.c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-) |
C.与同浓度的盐酸分别加水稀释10倍后:pH(醋酸)>pH(盐酸) |
D.与等浓度等体积NaOH溶液反应后的溶液中:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)="0.1" mol/L |