题目内容

15．如图所示，向A中充入1mol X和1mol Y，向B中充入2mol X和2mol Y，起始时V（A）=V（B）=a L．在相同温度和有催化剂的条件下，两容器中各自发生下列反应：X（g）+Y（g）?2Z（g）+W（g）；△H＞0，达到平衡时，V（A）=1.1a L．
下列说法不正确的是（　　）
A．反应开始时，B容器中化学反应速率比A容器中快
B．A容器中X的转化率为20%，且比B容器中X的转化率小
C．打开K一段时间，达新平衡时，A的体积为2.3a L（连通管中气体体积不计）
D．打开K达新平衡时，升高B容器的温度，A容器的体积会增大

分析 A．浓度越大，反应速率越快；
B．左侧A容器为恒温恒压，平衡时混合气体总物质的量为2mol×1.1=2.2mol，由方程式可知1molX反应时混合气体总物质的量增大1mol，即平衡时混合气体增大的物质的量等于消耗的X的物质的量，故反应的X为2.2mol-2mol=0.2mol，可以计算X的转化率；
右侧B容器为恒温恒容，正反应为气体物质的量增大的反应，故平衡时B容器压强比A容器中压强大，等效在A平衡的基础上增大压强，与A的平衡相比，平衡逆向移动；
C．打开开关K，再达平衡时，等效为开始加入3molX、3molY到达的平衡，恒温恒压下与A中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为A中3倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，进而计算开始加入3molX、3molY到达的平衡时总体积，减去容器B的体积即为A容器体积；
D．打开K达新平衡时，升高B容器的温度，平衡不移动时，容器内气体温度升高，压强不变，容器体积会增大，而平衡正向移动，体积继续增大．

解答 解：A．起始VA=VB=aL，B中的物质的量大于A中的物质的量，则B容器中的浓度大于A容器中的浓度，所以反应开始时，B容器反应速率大于A容器反应速率，故A正确；
B．左侧A容器为恒温恒压，平衡时混合气体总物质的量为2mol×1.1=2.2mol，由方程式可知1molX反应时混合气体总物质的量增大1mol，即平衡时混合气体增大的物质的量等于消耗的X的物质的量，故反应的X为2.2mol-2mol=0.2mol，则X的转化率为$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%；
右侧B容器为恒温恒容，正反应为气体物质的量增大的反应，故平衡时B容器压强比A容器中压强大，等效在A平衡的基础上增大压强，与A的平衡相比，平衡逆向移动，B中X的转化率小于A中X的转化率，故B错误；
C．打开开关K，保持温度不变，再达平衡时，等效为开始加入3molX、3molY到达的平衡，恒温恒压下与A中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为A中3倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，则开始加入3molX、3molY到达的平衡时总体积为1.1aL×3=3.3aL，故A容器体积为3.3aL-aL=2.3aL，故C正确；
D．打开K达新平衡时，升高B容器的温度，平衡不移动时，容器内气体温度升高，压强不变，容器体积会增大，而平衡正向移动，体积继续增大，故D正确，故选B．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡问题，较好的考查学生分析解决问题能力，关键是等效平衡途径的建立，难度中等．

练习册系列答案
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17．电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与图1中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：
（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO4溶液，且反应过程中未生成Fe3+，则Y极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+
（2）若用此装置电解精炼铜，粗铜做阳极，电解液CuSO4的浓度减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）PbO2可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2 和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取．阳极发生反应的电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为Pb2++2e-=Pb↓．
（4）如图2：A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为B、A、C（填字母序号）．
18．工业上可用下列装置测定黄铁矿（主要成分为FeS2）中硫的质量分数（忽略SO2、H2SO3与氧气的反应）

实验的正确操作步骤如下：
A．连接好装置，并检查装置的气密性
B．称取研细的黄铁矿样品
C．将2.0g样品小心地放入硬质玻璃管中
D．以1L/min的速率鼓入空气
E．将硬质玻璃管中的黄硫铁矿样品加热到800℃～850℃
F．用300mL的饱和碘水吸收SO2，发生的反应是：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4
G．吸收液用CCl4萃取
H．取20.00mL吸收液，用标准0.2000mol•L-1的NaOH溶液滴定．
试回答：
（1）写出装置③中发生反应的化学方程式4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2．
（2）步骤G中所用主要仪器是分液漏斗，应取上（填“上”或“下”）层溶液进行后续实验．
（3）装置①的作用是除去空气中的还原性气体，提高实验的准确率．
（4）步骤H中滴定时应选用酚酞作指示剂，可以根据滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液变为浅红色，并在半分钟内不褪色现象来判断滴定已经达到终点．
（5）假定黄硫铁矿中的硫在操作E中已全部转化为SO2，并且被饱和碘水完全吸收．滴定得到的数据如表所示：
滴定次数待测液体的体积/mL标准碱溶液的体积/mL
滴定前滴定后
第一次20.00mL0.0020.98
第二次20.00mL0.2220.20
第三次20.00mL0.3620.38
则硫铁矿样品中硫元素的质量分数为24.0%（保留小数点后1位）
（6）也有人提出用“沉淀质量法”测定黄铁矿中含硫质量分数，若用这种方法测定，最好是在装置⑤所得吸收液中加入下列哪种试剂B．
A．硝酸银溶液    B．氯化钡溶液     C．澄清石灰水      D．酸性高锰酸钾溶液．
3．氯化亚铜（CuCl）是白色粉末，不溶于水、乙醇，熔点422℃，沸点1366℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂．以粗盐水（含Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质）．Cu、稀硫酸，SO2等为原料合成CuCl的工艺如下：

（1）在粗盐除杂的反应I中加Na2CO3溶液的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+．
滤渣的主要成分：BaSO4、CaCO3、Mg（OH）2、BaCO3．
（2）反应Ⅱ完成后溶液中主要溶质是NaCl．
（3）反应Ⅴ的化学方程式为2Cu+O2+4H2SO4=2CuSO4+2H2O．
（4）反应IV和VI都是制备CuCl的化学过程：
①反应IV加入的Cu必须过量，其目的是防止生成CuCl2．
②写出反应VI的离子方程式2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O═2CuCl↓+4H++SO42-．
（5）反应VI后，过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70℃干燥2小时，冷却，密封包装即得产品．于70℃真空干燥的目的是加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化．
10．实验室制备溴苯可用如图所示装置

填空：
（1）关闭G夹，打开C夹，向装有少量苯的三颈烧瓶的A口加少量溴，再加入少量铁屑，塞住A口，三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为2Fe+3Br2=2FeBr3、．
（2）D、E试管内出现的现象依次为管石蕊试液变红、管出现浅黄色沉淀．
（3）F装置的作用是吸收排出的溴化氢气体，防止污染空气，同时能防止倒吸．
（4）待三颈烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时松开G夹，关闭C夹，可以看到的现象是水倒流进三口烧瓶，A中液体出现分层．
（5）反应结束后，拆开装置，从A口加入适量的NaOH溶液，目的是除去多余的溴和溴化氢，然后将液体倒入分液漏斗（填仪器名称）中，振荡静置，从该仪器口下（填“上”或“下”）将溴苯放出．
20．向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B，发生如下反应：3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）．在T°C时达到平衡，测得混合气体中D的物质的量为2.0mol．请填写下列空白：
（1）若在T°C时容器体积为10L，反应经2min达到平衡，则以D物质浓度变化表示的化学反应速率为0.1mol/（L．min），达平衡时A物质的转化率为66.7%，T°C时该反应的化学平衡常数K为8．
（2）若压缩容器增大压强，则逆反应的速率增大，容器中A的体积分数不变（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）若相对分子质量M（B）＜2M（C），温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，则正反应吸热（填“吸热”或“放热”）．
（4）在最初的容器中改充2.0mol C、6.0mol D，温度保持不变，要使反应达平衡时D的浓度为1.0mol•L-1，则容器的体积是4L．
7．某固定容积的2L密闭容器中进行 N2+3H2?2NH3，起始加入的N2、H2、NH3均为2mol，5min后H2的物质的量为0.5mol，求：
（1）这5min内用N2来表示该反应的反应速率（请写出计算过程，下同）
（2）求5min后NH3的物质的量浓度；
（3）5min后容器中气体的总物质的量相比起始的气体的总物质的量变化了多少？
4．工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）═Na2SO3（aq）+H2S（aq）　　（Ⅰ）
2H2S（aq）+SO2（g）═3S（s）+2H2O（l）　　　　　　　　　（Ⅱ）
S（s）+Na2SO3（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）　　　　　　　　   （Ⅲ）
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸．装置E中为NaOH溶液．
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2：1．
（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择c．
a．蒸馏水　　　b．饱和Na2SO3溶液   c．饱和NaHSO3溶液　d．饱和NaHCO3溶液
实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清（或浑浊消失）．反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器有ad．
a．烧杯　　　 b．蒸发皿　　　　　 c．试管　　　　　 d．锥形瓶
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质．利用常见试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质．
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解：S2O32?+2H+═S↓+SO2↑+H2O．
5．已知反应：6KOH+3Cl2=KClO3+5KCl+3H2O，据此判断下列说法不正确的是（　　）
A．Cl2是氧化剂，KOH是还原剂
B．KClO3是氧化产物，KCl是还原产物
C．该反应中氯气既体现了氧化性又体现了还原性
D．若生成1mol KClO3，则反应中转移10mol e-

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