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文档介绍
【推荐】精做04 化学平衡-试题君之大题精做君2018-2019学年高二化学人教版（选修4）
1．在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g) ΔH，随温度升高，混合气体的颜色变深。 回答下列问题： (1)反应的ΔH__________0(填“＞”或“＜”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~ 60 s时段，平均反应速率v(NO2)为__________mol·L−1·s−1，反应的平衡常数K为______________________________________________________________________________。 (2)100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4) 以0.0020 mol·L−1·s−1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。则T__________100℃(填“大于”或“小于”)。 (3)利用图(a)和(b)中的信息，按图(b)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________(填“深”或“浅”)，其原因是______________________________________________________________________________。 【答案】(1)> 0.0020或2.0×10−3 0.36或0.36 mol·L−1 (2)大于 (3)深 N2O4(无色) 2NO2(红棕色) ΔH>0，是吸热反应，而双氧水的分解反应是放热反应。当右边双氧水分解时，放出的热量会使B瓶升温，从而使瓶中反应朝正反应方向移动，即向生成NO2移动，故B瓶颜色更深 2．Ⅰ、用纯净的碳酸钙粉末跟稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答下列问题： (1)实验过程如图所示，分析判断：________段化学反应速率最快。由该段图象说明：此反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)为了减缓上述反应的化学反应速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是___(填字母)。 A．蒸馏水 B．NaCl固体 C．NaCl溶液 D．浓盐酸 (3)要减缓化学反应速率，除了上述方法外，你认为还可以采取的措施是_________。 Ⅱ、下图是温度和压强对反应X+Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。 (1)若Z和X为气体，则Y为____体(填气或非气)。 (2)升高温度，v正____，v逆____(填增大或减小)。 (3)此平衡的平衡常数计算公式为：____________，温度升高，K____(填增大或减小)。 【答案】Ⅰ、(1)EF 放热 (2)AC (3)用块状大理石、石灰石代替纯净的碳酸钙粉末或降低反应温度 Ⅱ、(1)非气 (2)增大 增大 (3) 增大 3．在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300℃)； (1)下列说法正确的是_____________________(填序号)； ①温度为T1时，从反应平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝mol·L−1·min−1 ②该反应为放热反应 ③处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大 (2)在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为_____________________。 【答案】(1)②③ (2)1− 4．如图，甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应：A(g)+B(g) xC(g)的生成物 C在反应混合物中的体积分数和反应时间的关系。 (1)若甲图中两条曲线分别代表有催化剂和无催化剂的情况，则 曲线表示无催化剂时的情况，反应速率：a b(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)若乙图表示反应达到平衡后，分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平衡混合气体中充入氦气后的情况，则 曲线表示恒温恒容的情况，在恒温恒容条件下，C的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，化学计量数x 的值(或取值范围)是 。 (4)丁图表示在某固定容积的密闭容器中，上述可逆反应达到平衡后，某物理量随着温度(T)的变化情况，根据你的理解，丁图的纵轴可以是 [填：①φ(C)/% ②A的转化率 ③B的转化率 ④压强 ⑤c(A) ⑥c(B)]；升温平衡移动的方向为 (填“左移”或“右移”)。 【答案】(1)b 大于 (2)a 不变 (3)吸热 x>2 (4)①②③④ 右移 5．在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol N2和0.6 mol H2，在一定条件下发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3 ΔH＜0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示： (1)根据图示，计算从反应开始到第4分钟达到平衡时，平均反应速率v(N2)为__________。 (2)达到平衡后，第5分钟末，若保持其它条件不变，只改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为_____________。 a．0.20 mol/L b．0.12 mol/L c．0.10 mol/L d．0.08 mol/L (3)达到平衡后，第5分钟末，若保持其它条件不变，只把容器的体积缩小，新平衡时NH3的浓度恰好为原来的2倍，则新体积_____(选填“大于”、“等于”、“小于”)二分之一倍的原体积，化学平衡常数________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol/L)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线_____。 【答案】(1)0.0125mol·L−1·min−1 (2)ac (3)大于 不变 (4) 6．在一个温度恒定的密闭容器中，SO2和O2发生反应。已知l mol SO2和足量O2完全反应，放出的热量为Q。请按要求回答下列问题。 【恒压条件下】 (1)若开始时放入1 mol SO2和0.5 mol O2，达平衡后，生成0.9 mol SO3，这时SO2的转化率为___________。 (2)若开始时放入4mol SO2和2mol O2，达平衡后，生成SO3的物质的量为_________，反应放出的热量为_________。 【恒容条件下】 (3)若开始时放入1 mol SO2和0.5 mol O2，达平衡后，生成a mol SO3，则a_________0.9(填”＞”“＜”或”=“)。 (4)若令x、y和z分别代表初始加入SO2、O2和SO3的物质的量，要使达平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分数与(3)中平衡时完全相同，则x、y、z 必须满足的—般条件是_________、_________。(用两个代数式表示，其中一个只含x、y，另一只含x、z) 【答案】(1)90% (2)3.6 mol 3.6Q (3)＜ (4)x=2y x+z=1 7．已知：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K1 ① Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K2 ② H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) K3 ③ 又知不同温度下，K1、K2值如下： 温度/℃ K1 K2 500 1.00 3.15 700 1.47 2.26 900 2.40 1.60 (1)若500℃时进行反应①，CO2起始浓度为2 mol·L−1，2 min后建立平衡，则CO2转化率为_________，用CO表示的化学反应速率为____________。 (2)900℃时进行反应③，其平衡常数K3为___________(填具体数值)，焓变ΔH_____0(填“＞”“=”或“＜”)，若已知该反应仅在高温时正反应自发进行，则ΔS_____0(填“＞”“=”或“＜”)。 (3)下列图像符合反应②的是____________(填序号)。(图中v是速率，φ为混合物中H2的体积百分含量。) 【答案】(1)50% 0.5 mol·L−1·min−1 (2)1.50 ＞ ＞ (3)BC 8．H2、CO、CH4、CH3OH等都是重要的能源，也是重要为化工原料。 (1)已知25℃，1.01×105Pa时，8.0g CH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出444.8kJ热量。写出该反应的热化学反应方程式：___________________________________________。 (2)为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。在体积为2L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)。经测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。 ①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=___________________。 ②达到平衡时，H2的转化率为__________。 ③该反应的平衡常数K=___________________(表达式)。 ④下列措施不能提高反应速率的是__________。 A．升高温度 B．加入催化剂 C．增大压强 D．及时分离出CH3OH (3)工业上也用CO和H2为原料制备CH3OH，反应方程式为：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO和H2气体进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是______。 A．反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1：1 B．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C．单位时间内每消耗1 mol CO，同时生成1 mol CH3OH D．CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变 E.混合气体的密度保持不变 【答案】(1)CH4(g) + 2O2(g) ===CO2(g) + H2O(l) △H=−889.6 kJ/mol (2)①0.0375mol/(L·min) ②75﹪ ③c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c3(H2) ④D (3)BD CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) 起始量(mol) 1 3 0 0 变化量(mol) 0.75 2.25 0.75 0.75 平衡量(mol) 0.25 0.75 0.75 0.75 CO2的平均反应速率v(CO2)=0.75mol·(2L)−1·10min−1 =0.0375 mol/(L·min)； ①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=0.0375 mol/(L·min)。②达到平衡时，H2的转化率为2.275 mol/3mol×00%=75﹪。③该反应的平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c3(H2)(表达式)。④A.升高温度加快反应速率，故A错误；B.加入催化剂加快反应速率，故B错误；C.增大压强加快反应速率，故C错误；D.及时分离出CH3OH，浓度降低，减慢反应速率，故D正确；故选D。(3)A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1：1，无法确定是否达到平衡状态，不能作为判断平衡的标志故A错误；B.该反应前后气体体积不相等，则压强不变说明达到平衡，故B正确；C.单位时间内每消耗1 mol CO是正速率，同时生成1 mol CH3OH也是正速率，所指的速率都是表示正反应速率，不能作为判断平衡标志，故C错误；D.CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变，CH3OH组成一定，说明达到平衡，故D正确；E.反应物和产物都是气体，则气体总质量不变、容器体积不变，则密度始终不变，故E错误；故选BD。 9．当温度高于500 K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。 回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为___________________________。 (2)在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是___________(填序号)。 a．体系压强不再改变 b．H2的浓度不再改变 c．气体的密度不随时间改变 d．单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1 (3)已知：1 g氢气完全燃烧生成液态水，放出143 kJ热量；23 g乙醇完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出650 kJ热量，则氢气和乙醇的燃烧热的比值为____________(要求计算出数值)。 (4)在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图所示。 根据图中数据分析： ①降低温度，平衡向________________方向移动。 ②在700 K、起始投料比=1.5时，H2的转化率为______________。 ③在500 K、起始投料比=2时，达到平衡后H2的浓度为a mol·L−1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为___________。 【答案】(1)2CO2+6H2C2H5OH+3H2O (2)ab (3)0.22 (4)①正反应(或右) ②40% ③1.5a mol·L−1 (4)①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。 ②700 K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比=1.5时，由图像可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式：2CO2+6H2C2H5OH+3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。 ③设起始时c(CO2)=x mol·L−1，则起始时c(H2)=2x mol·L−1，有 2CO2+6H2C2H5OH+3H2O 起始浓度(mol·L−1)：x 2x 0 0 转化浓度(mol·L−1)： 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x 平衡浓度(mol·L−1)： 0.4x 0.2x 0.3x0.9x 0.2x=a，得x=5a，平衡时c(CH3CH2OH)=0.3x mol·L−1=1.5a mol·L−1。 10．工业上用净化后的水煤气在催化剂作用下，与水蒸气发生反应制取氢气，化学方程式为CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)。一定条件下，将4 mol CO与2 mol H2O(g)充入体积为2 L的密闭容器中，体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示： (1)在0～4 min时段，反应速率v(H2O)为_________mol·L−1·min−1，该条件下反应的平衡常数K为_______(保留两位有效数字)。 (2)该反应到4 min时，CO的转化率为_______________。 (3)若6 min时改变的外部条件为升温，则该反应的ΔH_______________0(填“>”“=”或“<”)，此时反应的平衡常数_________________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)判断该反应达到化学平衡状态的依据是____________。 a．混合气体的密度不变 b．混合气体中c(CO)不变 c．v(H2O)正=v(H2)逆 d．断裂2 mol H—O键的同时生成1 mol H—H键 (5)若保持与4 min时相同的温度，向一容积可变的密闭容器中同时充入0.5 mol CO、1.5 mol H2O(g)、 0.5 mol CO2和a mol H2，则当a=2.5时，上述反应向________________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则a的取值范围为_____________。 【答案】(1)0.2 2.7 (2)40% (3)< 减小 (4)bc (5)正反应 a>4.05 【解析】(1)v(H2O)=(1.0 mol/L−0.2 mol/L)÷4 min=0.2 mol·L−1·min−1；由反应的化学方程式及图像可知，4 min达到平衡时c(CO)=1.2 mol/L，c(H2O)=0.2 mol/L，c(CO2)=c(H2)=0.8 mol/L，故平衡常数K==≈2.7。 (2)CO的转化率为(2.0−1.2)/2.0×100%=40%。 11．无机或有机含氧酸分子去掉一个或多个羟基后剩余结构称为酰基，如“—SO2—”称为硫酰(基)，SOCl2、SO2Cl2、COCl2分别称为亚硫酰氯、硫酰氯和碳酰氯，它们都有很多相似的性质，如都能发生水解反应生成对应的酸、都可作氯化剂等。回答下列问题： (1)已知：SO2(g)+PCl5(s) SOCl2(l)+POCl3(l) ΔH1=a kJ·mol−1 PCl5(s)+H2O(l) POCl3(l)+2HCl(g) ΔH2=b kJ·mol−1 则反应SOCl2(l)+H2O(l) SO2(g)+2HCl(g) ΔH3=________kJ·mol−1(用含a、b的代数式表示)。 (2)在1 L的密闭容器中充入1 mol SO2和2 mol Cl2，发生反应：SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)，达平衡后，其他条件不变，减小压强，请在图中画出改变条件后反应速率随时间的变化曲线图。再次达平衡后测得SO2的转化率为35%。反应后向密闭容器中注入足量的BaCl2溶液，最终生成沉淀的质量为___________g。 (3)一定条件下存在反应：CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) ΔH=−108 kJ·mol−1，现有3个体积均为10 L的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，按如图所示投料，并在150℃条件下开始反应达平衡。 1 mol CO、1 mol Cl2 Ⅰ绝热恒容 1 mol COCl2 Ⅱ恒温恒容 1 mol CO、1 mol Cl2 Ⅲ恒温恒容 ①容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中COCl2的转化率之和_________(填“＞”“＜”或“＝”)1。②容器Ⅲ中反应前总压强为1 atm，反应后的总压强为0.75 atm，则反应的平衡常数Kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 【答案】(1)b−a (2) 233 (3)①＜ ② 4 atm−1 12．汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH = a kJ·mol−1。为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一定容的密闭容器中，某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如下表(CO2和N2的起始浓度均为0)。 时间 (s) 0 1 2 3 4 5 c(NO)/10−4mol/L 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)/10−3mol/L 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 回答下列问题： (1)在上述条件下该反应能自发进行，则正反应必然是_______反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)前3s内的平均反应速率v(N2)=___________，t1℃时该反应的平衡常数K=________。 (3)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时改变下列条件，能提高NO转化率的是_______。 A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度 C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积 (4)已知：N2(g)+O2(g) ===2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol−1 2C(s)+O2(g) ===2CO(g) ΔH2＝−221.0 kJ·mol−1 C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH3＝−393.5 kJ·mol−1 则处理汽车尾气反应中的a=__________。 (5)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，有关反应为：C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH4。向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，在t2℃下反应，有关数据如下表： NO N2 CO2 起始浓度/mol·L−1 0.10 0 0 平衡浓度/mol·L−1 0.04 0.03 0.03 平衡后升高温度，再次达到平衡测得容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则ΔH4_______0(填“ >”、“=”或“<”)。 【答案】(1)放热 (2)1.42×10−4 mol ·L−1·s−1 5000 (3)CD (4)−746.5 (5)< 【解析】(1)由反应能够自发进行，则△H−T△S＜0，由方程式可知△S＜0，则只有该反应的△H＜0时，即该反应一定是放热才有可能自发进行，故答案为：放热； (2)前3s内的平均反应速率v(N2)=v(NO)=×=1.42×10−4 mol•L−1•s−1，由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则 2NO + 2CO2CO2 + N2， 开始(mol•L−1)1.00×10−3 3.60×10−3 0 0 转化(mol•L−1) 9×10−4 9×10−4 9×10−4 4.50×10−4 平衡(mol•L−1)1.00×10−4 2.70×10−3 9×10−4 4.50×10−4 则 K==5000，故答案为：1.42×10−4 mol•L−1•s−1；5000； 13．甲醇是一种很好的燃料，工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH (1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号， 下同)__________。 A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等 B．混合气体的密度不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再变化 (2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。 温度 250 °C 300 °C 350 °C K 2.041 0.270 0.012 ①由表中数据判断ΔH__________0(填”＞”“＜ “或”=“)； ②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L 的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)= 0.2 mol • L−1，则CO的转化率为_______，此时的温度为______________。 (3)要提高CO的转化率，可以采取的措施是_______。 a．升温 b．加入催化剂 c．增加CO的浓度 d．加入H2加压 e．加入惰性气体加压 f．分离出甲醇 (4)300 °C，一定的压强下，5 mol CO与足量H2在催化剂的作用下恰好完全反应变化的热量为454kJ。在该温度时，在容积相同的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： 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1 mol CO、 2 mol H2 1 mol CH3OH 2 mol CH3OH 平衡时数据 CH3OH的浓度/ (mol • L−1) c1 c2 c3 反应的能量变化 a kJ b kJ c kJ 体系压强/ Pa p1 p2 p3 反应物的转化率 α1 α2 α3 下列说法正确的是_________。 A．2 c1>c3 B．a+b<90.8 C．2p2查看更多