21.(10分)反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔHa kJ·mol1,平衡常数为K;反应②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔHb kJ·mol1

测得在不同温度下,K值如下:

温度(℃)
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40

(1)若500 ℃时进行反应①,CO2起始浓度为2 mol·L1,CO的平衡浓度为________。

(2)反应①中的a________0(填“>”、“<”或“=”)。

(3)700 ℃反应①达到平衡,要使得该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有________(填序号)。

A.缩小反应器体积    B.通入CO2

C.升高温度到900 ℃         D.使用合适的催化剂

(4)下列图象符合反应①的是________(填序号)。

(图中v是速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)

(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O2(g)===2FeO(s)的ΔH=________。

[解析] (1)500 ℃时反应①的K=1,设CO的平衡浓度为c,则K==1,解得c=1 mol·L1。(2)根据提供的数据可知,温度升高,反应①的K值增大,即平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,a大于0。(3)反应①中反应前后气体分子数不变,改变压强,平衡不移动,A错;通入CO2,平衡向右移动,B对;反应①为吸热反应,升高温度,平衡向右移动,C对;使用催化剂,平衡不移动,D错。(4)升高温度,正逆反应速率均增大,但平衡向右移动,正反应速率大于逆反应速率,A对;升高温度,平衡向右移动,CO的百分含量增大,B、C错。(5)根据盖斯定律,该反应可以通过①×2+②×2得到,故反应的ΔH=2(a+b) kJ·mol1

[答案] (1)1 mol·L1 (2)> (3)BC (4)A

(5)2(a+b) kJ·mol-1

20.(12分)Ⅰ.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+B(g)C(g)

(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,到达平衡后,生成a mol  C,这时A的物质的量为____________mol。

(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B,到达平衡后,生成C的物质的量为________mol。

(3)若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x=______mol,y=____mol,平衡时,B的物质的量______(选填一个编号)。

甲.大于2 mol 乙.等于2 mol 丙.小于2 mol

丁.可能大于、等于或小于2 mol

作出此判断的理由是____________________________________________。

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是__________________。

Ⅱ.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发生上述反应

(5)开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。若b与(1)小题的a进行比较__________。(选填一个编号)

甲.ab 乙.ab 丙.ab 丁.不能比较ab的大小

作出判断的理由是______________________________

________________________________________________________________________。

[解析] (1)该反应是在恒温、恒压下进行反应并建立平衡的,反应物A、B和生成物C的计量数比为1∶1∶1,当生成a mol C时,必消耗a mol A,则平衡时n(A)=(1-a)mol。

(2)根据等效平衡原理与(1)相比初始条件为原来各物质的3倍,则此时生成的C也应为(1)中的3倍,故为3a mol

(3)根据:A(g)+B(g)C(g)

始:  x 2  1

平:    y        3a

此情况与(2)等效,假设C的初始量为0,则B必为3 mol,A为3 mol,则x=3-1=2,y=3-3a,则平衡时,B的物质的量是多少,取决于从始态到平衡态的过程中反应进行的方向,即3a与1的相对大小,若3a>1,则反应向右进行建立平衡,此时,n(B)<2 mol。若3a=1,则反应向左向右进行的程度相等,n(B)=2 mol。若3a<1,则反应向左进行建立平衡,此时n(B)>2 mol。

(4)因为等压、等温、容积可变,加入C的多少并不影响平衡,仍处于与(1)同样的平衡状态,则C的物质的量分数可通过(1)的条件直接求出C%=×100%。

(5)此时条件变为等温等容的条件,由于正反应体积缩小,随反应的进行,n()减小,压强减小,与(1)相比C的生成量减小,故可判断ba

[答案] (1)(1-a) (2)3a (3)2 3-3a 丁

若3a>1,B的物质的量小于2 mol;

若3a=1,B的物质的量等于2 mol;

若3a<1,B的物质的量大于2 mol

(4)×100%

(5)乙 因为(5)小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应,故反应达到平衡后ab

19.(10分)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);ΔH<0

(1)降低温度,二氧化硫转化率__________,化学反应速率________(以上均填增大、减小或不变)。

(2)600 ℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如上图所示,反应处于平衡状态的时间是________________________。

(3)据图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是______________________(用文字表达)。

10 min到15 min的曲线变化的原因可能是________________(填写编号)。

a.加了催化剂           b.缩小容器体积

c.降低温度                   d.增加SO3的物质的量

[解析] (1)降低温度,平衡向正反应方向移动,反应物浓度减小生成物浓度增大,故二氧化硫转化率增大,但化学反应速率随温度降低而减小。

(2)由图示知:0-15 min时,反应物SO2和O2的量均逐渐减少,生成物SO3的量逐渐增多,15-20 min时,反应物和生成物的量均保持不变,说明反应处于平衡状态。

(3)反应进行到20 min时氧气物质的量突然增多为0.12 mol,而SO2和SO3的物质的量仍与平衡时一致,说明此时增加了O2的量。10 min到15 min的曲线变化说明反应速率大幅增大,可能的原因是a.加了催化剂,b.增大压强,缩小容器体积。由于降温反应速率减小,不可能是c。SO3的物质的量没有突然增多且平衡时SO2和SO3物质的量之和仍为0.20 mol,故d选项不正确。

[答案] (1)增大 减小 (2)15-20 min和25-30 min

(3)增加了O2的量 ab

18.(14分)(2008年重庆理综)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。

(1)N2O5与苯发生硝化反应生成的硝基苯的结构简式是____________。

(2)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);ΔH>0

①反应达平衡后,若再通入一定量氮气,则N2O5的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②下表为反应在T1温度下的部分实验数据:

t/s
0
500
1 000
c(N2O5)/mol·L1
5.00
3.52
2.48

则500 s内N2O5的分解速率为___________________________________。

③在T2温度下,反应1 000 s时测得NO2的浓度为4.98 mol·L1,则T2________T1

(3)下图所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的________区生成,其电极反应式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析] 本题涉及有机化学、化学反应速率、化学平衡、电化学等相关知识,注重考查学生分析和综合应用知识的能力。

(1)硝基苯结构简式的书写要注意键的连接和规范;

(2)①恒容充入不参与反应的氮气,反应混合物中各物质的浓度均不发生改变,故平衡不发生移动,N2O5的转化率不变;

v(N2O5)=(5.00-3.52)mol·L1÷500 s=0.002 96 mol·L1·s1;③在T1温度下,1 000 s时NO2的浓度为(5.00-2.48)mol·L1×2=5.04 mol·L1>4.98 mol·L1,在前1 000 s内产生NO2的速率,T1时大于T2时,故T1T2

(3)由N2O4转化成N2O5时氮元素化合价由+4变为+5,失去了电子,故在阳极产生N2O5,电极反应方程式的书写要注意HNO3参加反应。

[答案] (1)  (2)①不变

②0.002 96 mol·L1·s1 ③<或小于 (3)阳极

N2O4+2HNO3-2e===2N2O5+2H+

 0  8721  8729  8735  8739  8745  8747  8751  8757  8759  8765  8771  8775  8777  8781  8787  8789  8795  8799  8801  8805  8807  8811  8813  8815  8816  8817  8819  8820  8821  8823  8825  8829  8831  8835  8837  8841  8847  8849  8855  8859  8861  8865  8871  8877  8879  8885  8889  8891  8897  8901  8907  8915  447348 

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