题目内容

(16分)在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 molA和0.6 molB,在一定条件下发生反应:A(s)+3B(g)2C(s)+3D(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:

温度/℃
1000
1150
1300
平衡常数
64.0
50.7
42.9
请回答下列问题:
⑴该反应的平衡常数表达式K=              ,ΔH         0(填“>”或“<”)。
⑵1000 ℃时,4 min后达到平衡.求4 min内D的平均反应速率v(D)=              ,B的平衡转化率为              ,平衡时B的体积分数              
⑶欲提高⑵中B的平衡转化率,可采取的措施是              
A.减少C的量        B.增加A的量          C.移出部分D   
D.降低反应温度        E.减小容器的容积       F.加入合适的催化剂
⑷1000 ℃时, 在一容积为2 L的密闭容器内加入XmolC和0.6 molD,5 min后达到平衡,B的浓度与⑵中B的浓度相同,求X的范围              
⑸下列说法中能说明反应已达到平衡状态的是              
A.容器内混合气体的压强不随时间变化而变     B.B的速率不随时间的变化而变化
C.c(B)︰c(D)=1︰1                          D.混合气体的密度保持不变(M(B)≠M(D))

⑴c3(D) / c3(B) ;< ;⑵  0.06 mol·L-1·min-1;80% ;20% ⑶ CD ;⑷ >0.08 ;⑸ BD 。

解析试题分析:根据化学平衡常数的定义可得K= c3(D) / c3(B)。由于升高温度,平衡常数减小。说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动。逆反应方向为吸热反应,所以该反应的正反应为放热反应。因此ΔH<0. ⑵1000 ℃时,4 min后达到平衡.假设达到平衡时生成D的物质的量浓度为x,则消耗B的物质的量浓度也是x.平衡时B的浓度为(0.3-x)mol/L.x3/(0.3-x)3=64.0。解得x=0.24mol/L.则4 min内D的平均反应速率v(D)=0.24mol/L÷4min=0.06mol/(L·min)。B的转化率为(0.24mol/L÷0.3mol/L)×100%=80%. 因为在反应达到平衡时B的物质的量浓度为(0.3-x)mol/L=(0.3-0.24)mol/L=0.06mol/L该反应是个反应前后气体体积相等的反应,元素平衡时B的体积分数(0.06mol/L÷0.3mol/L)×100%=20%. ⑶A.由于C是固体,所以减少C的量,对化学平衡的移动无影响。错误。B.由于A的状态是固体,所以增加A的量,平衡不移动,错误。C.移出部分D,加成生成物的浓度,平衡正向移动,B的平衡转化率提高。正确。D.降低反应温度,平衡正向移动,B的平衡转化率提高。正确。E.减小容器的容积,因为该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以改变压强,化学平衡不移动。错误。F.加入合适的催化剂,正反应、逆反应的速率加快,但是平衡不发生移动。错误。因此正确选项为CD。(4)在反应开始时c(D)=0.3mol/L.当反应达到平衡后,c(B)= 0.06mol/L,因为在方程式中B、D的系数相同,因此D的平衡浓度为c(D)(平衡)=0.24mol/L.由于在化学方程式A(s)+3B(g) 2C(s)+3D(g)中C:B=2:3,所以消耗的C的物质的量为0.06mol/L×2L×2/3=0.08mol。该反应为可逆反应,当达到平衡后还应该存在C物质。因此开始时加入的C的物质的量应该比0.08mol多。即X>0.08mol。⑸A.由于该反应是反应前后气体体积相等的可逆反应,无论反应是否达到平衡,容器内混合气体的压强都不随时间变化而变。错误。B.因为B是气态物质。若它的速率不随时间的变化而变化,说明其浓度不再发生变化,反应达到平衡。正确。C.由于在方程式中二者的系数相同,所以任何时刻c(B)︰c(D)=1︰1。不能说明反应达到平衡状态。错误。D.因为参加反应的物质有固体,而且M(B)≠M(D)。若反应达到平衡状态,各种气体的质量不变,总质量不变,混合气体的密度保持不变;若反应未达到平衡,则混合气体的质量就要发生变化,则混合气体的密度就要发生变化,因此该项内容能作为反应达到平衡的标志。正确。
考点:考查平衡常数表达式、反应热的判断、化学反应速率的计算、平衡时物质的转化率及含量的计算、提高反应物转化率的措施、化学平衡状态的判断的知识。

练习册系列答案
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.(16分)Ⅰ.已知下列反应的热化学方程式为:
(1) C(s) + O2(g) = CO2(g)       △H1 =" -393.5" kJ/mol
(2) CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)  △H2 =" -870.3" kJ/mol
(3) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)      △H3 =" -571.6" kJ/mol
请计算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l)   △H4 =                         
Ⅱ.在某温度下,物质(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶剂中均可以发生反应:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4。
(1)向1L正庚烷中加入0.50mol(t-BuNO)2,10min时反应达平衡,此时(t-BuNO)2的平衡转化率为60%(假设反应过程中溶液体积始终为1L)。反应在前10min内的平均速率为ν(t-BuNO)=      。列式计算上述反应的平衡常数K =       
(2)有关反应:(t-BuNO)22(t-BuNO) 的叙述正确的是(    )
A.压强越大,反应物的转化率越大     B.温度升高,该平衡一定向右移动
C.溶剂不同,平衡常数K值不同
(3)通过比色分析得到40℃时(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化关系的几组数据如下表所示,请在同一图中绘出(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化曲线。

时间(min)
0
1
3
5
7
9
11
c(t-BuNO)2 mol/L
0.05
0.03
0.01
0.005
0.003
0.002
0.002
c(t-BuNO) mol/L
0
0.04
0.08
0.07
0.094
0.096
0.096
Ⅲ.甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则通甲醇的电极反应式为                                  。若通空气的电极上有32g O2参加反应,则反应过程中转移了       mol e

(16分)运用化学反应原理研究NH3的性质具有重要意义。请回答下列问题:
(1)已知:①4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)  H=-1266.8kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol-1
写出氨高温催化氧化的热化学方程式                   
(2)氨气、空气可以构成燃料电池,其电池反应原理为4NH3+3O2===2N2+6H2O。则原电解质溶液显   (填“酸性”、“中性”或“碱性”),负极的电极反应式为          
(3)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:

①由上表数据可知该反应为放热反应,理由是          
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是   (填字母序号);
a.增大压强    b.使用合适的催化剂
c.升高温度    d.及时分离出产物中的NH3
③400oC时,测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol·L-1、2mol·L-1、1mol·L-1时,此时刻该反应的v(N2)   v(N2)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)①25oC时,将amol·L-1的氨水与0.1mol·L-1的盐酸等体积混合。当溶液中c(NH4+)=c(Cl-)时,用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=      
②向25mL0.10mol·L-1的盐酸中滴加氨水至过量,该过程中离子浓度大小关系一定不正确的是         (填字母序号)。
a.c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-)    b.c(C1-)>c(NH4+)=c(H+)>c(OH-)
c.c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)    d.c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)>c(Cl-)

大气中可吸入颗粒物PM2.5主要来源为燃煤、机动车尾气等。
(1)若取某PM2.5样本,用蒸馏水处理,测得溶液中含有的离子有:K+、Na+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-,则该溶液为       (填“酸性”或“碱性”)溶液,其原因用离子方程式解释是:        
(2)“洗涤”燃煤烟气可减轻PM2.5中SO2的危害,下列可适用于吸收SO2的试剂有      
A.CaCl2溶液     B.氨水     C.Ca(OH)2悬浊液     D.浓H2SO4
(3)煤烟气中的氮氧化物可用CH4催化还原成无害物质。若常温下,1molNO2与CH4反应,放出477.5kJ热量,该反应的热化学方程式是            。
(4)安装汽车尾气催化转化器也可减轻PM2.5的危害,其反应是:
2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g);△H<0。
①该反应平衡常数表达式K=         ;温度升高K值       (填“增大”或“减小” )
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是         

(5)使用锂离子电池为动力汽车,可减少有害气体的排放。锰酸锂离子蓄电池的反应式为:
     Li1-xMnO4 + LixC LiMnO4 + C
下列有关说法正确的是          
A.充电时电池内部Li向正极移动
B.放电过程中,电能转化为化学能
C.放电时电池的正极反应式为:Li1-xMnO4+xe+xLi=LiMnO4
D.充电时电池的正极应与外接电源的负极相连

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