中学届高三化学复习考点专练23 化学平衡状态及其移动附答案 51.docx
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中学届高三化学复习考点专练23化学平衡状态及其移动附答案51
考点专练23 化学平衡状态及其移动
1.(2016·)一定温度下,在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是(双选)( )
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L-1
物质的平衡浓度/mol·L-1
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应放热
B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
2.在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:
MHx(s)+yH2(g)
MHx+2y(s)ΔH<0达到化学平衡。
下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收ymolH2只需1molMHx
c.若降温,该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
3.(2014·江苏化学,15)一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:
2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
编号
温度/℃
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
040
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是(双选)( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正反应方向进行
4.(2016·)在一定温度下的定容密闭容器中,发生反应:
2NO2(g)
N2O4(g)。
当下列所给有关量不再变化时,不能表明该反应已达平衡状态的是( )
A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.混合气体的平均相对分子质量
D.
5.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度可能是( )
A.c(Z)=0.3mol·L-1
B.c(X2)=0.2mol·L-1
C.c(Y2)=0.4mol·L-1
D.c(X2)+c(Y2)+c(Z)=0.55mol·L-1
6.(2016·晋中模拟)在密闭容器中发生下列反应aA(g)
cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.5倍,下列叙述正确的是( )
A.A的转化率变大B.平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数变大D.a<c+d
7.(2016·沈阳期末)CuBr2分解的热化学方程式为:
2CuBr2(s)===2CuBr(s)+Br2(g) ΔH=+105.4kJ/mol,在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66×103Pa。
如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为( )
A.p(Br2)≤4.66×103Pa
B.2.33×103Pa<p(Br2)≤4.66×103Pa
C.p(Br2)>2.33×103Pa
D.2.33×103Pa≤p(Br2)≤4.66×103Pa
8.(2015·抚顺检测)
已知(CH3COOH)2(g)
2CH3COOH(g),经实验测得不同压强下,体系的平均相对分子质量(M=
)随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.气体的压强:
p(a)
C.平衡常数:
K(a)=K(b) D.测定乙酸的相对分子质量要在高压、低温条件下 9.(2016·安徽淮南四校联考)在密闭容器中进行反应: X(g)+3Y(g) 2Z(g),有关下列图像的说法不正确的是( ) A.依据图a可判断正反应为放热反应 B.在图b中,虚线可表示使用了催化剂 C.若正反应的ΔH<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D.由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0 10.(2016)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。 研究表明在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。 反应的热化学方程式如下: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 Ⅰ CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据: T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%) 543 Cat.1 12.3 42.3 543 Cat.2 10.9 72.7 553 Cat.1 15.3 39.1 553 Cat.2 12.0 71.6 】Cat.1: Cu/ZnO纳米棒;Cat.2: Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性: 转化的CO2中生成甲醇的百分比 已知: ①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1 ②H2O(l)===H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1 请回答(不考虑温度对ΔH的影响): (1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K=________;反应Ⅱ的ΔH2=________kJ·mol-1。 (2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。 A.使用催化剂Cat.1 B.使用催化剂Cat.2 C.降低反应温度 D.投料比不变,增加反应物的浓度 E.增大CO2和H2的初始投料比 (3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是___________________________________________________________________。 答案 (1) +41.2 (2)CD (3)表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响 11.[2015·广东理综,31 (2)(3)(4)]用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。 (1)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应[2HCl(g)+ O2 H2O(g)+Cl2(g) ΔH]具有更好的催化活性, ①实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl~T曲线如下图: 则总反应的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”);A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是________。 ②在上述实验中若压缩体积使压强增大,画出相应αHCl~T曲线的示意图,并简要说明理由______________________________________________________。 ③下列措施中,有利于提高αHCl的有________。 A.增大n(HCl)B.增大n(O2) C.使用更好的催化剂D.移去H2O (2)一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下: t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0 n(Cl2)/10-3mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2 计算2.0~6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min-1为单位,写出计算过程)。 (3)Cl2用途广泛,写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。 答案 (1)①< K(A) ②见下图 增大压强,平衡右移,αHCl增大,相同温度下,HCl的平衡转化率比之前的大 ③BD (2)设2.0~6.0min时间内,HCl转化的物质的量为n,则 2HCl(g)+ O2(g) H2O(g)+Cl2(g) 2mol1mol n(5.4-1.8)×10-3mol n=7.2×10-3mol 所以v(HCl)= =1.8×10-3mol·min-1 (3)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 12.[2015,]甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下: ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2 ③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH3 回答下列问题: (1)反应①的化学平衡常数K表达式为________;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是________。 图1 图2 (2)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。 α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是________________________________;图2中的压强由大到小为________,其判断理由是________________。 答案 (1)K= a 反应①为放热反应,升高温度使其平衡向逆反应方向移动,平衡常数K应减小 (2)减小 由图2可知,压强恒定时,随着温度的升高,α(CO)减小 p3>p2>p1 温度恒定时,反应①为气体分子数减小的反应,加压使平衡向正反应方向移动,α(CO)增大,而反应③为气体分子数不变的反应,加压对其平衡无影响,故增大压强时,有利于α(CO)增大 13.(2014·天津理综,10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1 一种工业合成氨的简易流程图如下: (1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。 一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: __________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下: ①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.4kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1 对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。 a.升高温度b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂d.降低压强 利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。 若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为________。 (3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。 根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数: ________。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。 (5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。 简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: ___________________________________________________ 答案 (1)2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓ (2)a 90% (3)14.5% (4) (5)Ⅳ 对原料气加压,分离液氨,使未反应的N2、H2循环使用 14.(2016·河南八市监测)肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。 (1)已知2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1225kJ·mol-1 化学键 N—H N—N N≡N O—H 键能(kJ·mol-1) 390 190 946 460 则使1molN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是_____________________________________________________________________。 (2)800℃时,某密闭容器中存在如下反应: 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g) ΔH>0,若开始向容器中加入1mol/L的NO2,反应过程中NO的产率随时间的变化如下图曲线Ⅰ所示。 ①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言,改变的条件可能是_________________________。 ②请在图中绘制出在其它条件与反应Ⅰ相同时,反应在820℃时进行,NO的产率随时间的变化曲线。 ③800℃时,若开始时向容器中同时加入1mol/LNO、0.2mol/LO2、0.5mol/LNO2,则v(正)________v(逆)。 (3)已知N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57.20kJ/mol,t时,将一定量的NO2、N2O4,充入一个容器为2L的恒容密闭容器中,浓度随时间变化关系如下表所示: 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 c(X)/(mol/L) 0.2 c 0.6 0.6 1.0 c1 c1 c(Y)/(mol/L) 0.6 c 0.4 0.4 0.4 c2 c2 ①c(X)代表________(填化学式)的浓度,该反应的平衡常数K=________。 ②前10min内用NO2表示的反应速率为_______________________________, 20min时改变的条件是____________________________________________; 重新达到平衡时,NO2的百分含量________(填选项前字母)。 a.增大b.减小c.不变d.无法判断 答案 (1)1793kJ (2)①使用催化剂 ② ③< (3)①NO2 0.9 ②0.04mol/(L·min) 向容器中加入0.8molNO2(其他合理答案也可) b 15.合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。 氨是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。 (1)在一定温度下,在固定体积的密闭容器中进行可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。 该可逆反应达到平衡的标志是________。 A.3v(H2)正=2v(NH3)逆 B.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2 C.容器内的总压强不再随时间而变化 D.混合气体的密度不再随时间变化 (2)氨气具有还原性,例如,氨气能与卤素单质发生置换反应。 已知几种化学键的键能数据如表所示: 化学键 N—H N≡N Br—Br H—Br 键能/kJ·mol-1 391 946 194 366 请写出氨气与溴蒸气反应的热化学方程式_______________________________ ___________________________________________________________________。 (3)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。 某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。 请回答下列问题: 时间/min CH4(mol) H2O(mol) CO(mol) H2(mol) 0 0.40 1.00 0 0 5 a 0.80 c 0.60 7 0.20 b 0.20 d 10 0.21 0.81 0.19 0.64 ①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态? ________(填“是”或“否”),前5min反应的平均反应速率v(CH4)=________。 ②该温度下,上述反应的平衡常数K=________。 ③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)。 A.减少CH4的物质的量B.降低温度 C.升高温度D.充入H2 (4)氨的催化氧化: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。 在1L密闭容器中充入4molNH3(g)和5molO2(g),保持其他条件不变,测得c(NO)与温度的关系如图所示。 该反应的ΔH________(填“>”、“<”或“=”)0;T0温度下,NH3的转化率为________。 答案 (1)C (2)2NH3(g)+3Br2(g)===N2(g)+6HBr(g) ΔH=-214kJ·mol-1 (3)①是 0.02mol·L-1·min-1 ②0.0675 ③D (4)< 75%
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