答案 C
解析 在前50秒,C的浓度变化量为0.08mol·L-1,v(C)=0.08/50=1.6×10-3mol·L-1·s-1,A正确;在250秒反应达到平衡,C的浓度为0.10mol·L-1,根据化学方程式计算,平衡时A的浓度为0.4mol·L-1,B的浓度为0.1mol·L-1,则平衡常数K=
=0.025mol·L-1,B正确;保持其他条件不变,升高温度,平衡时B的浓度增大,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,即ΔH>0,C错误;再充入1molA,相当于加压到原来2倍的压强,平衡逆向移动,C的浓度比原来的浓度大,但小于原来的2倍,D正确。
7.臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A
B
C
D
0~3s内,反应速率v(O3)=0.2mol·L-1·s-1
降低温度,平衡常数增大
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
答案 B
解析 0~3s内,v(NO2)=(1.0-0.4)mol·L-1/3s=0.2mol·L-1·s-1,v(O3)=
v(NO2)=0.1mol·L-1·s-1,A错误;根据图示可知该反应的正反应是放热反应,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动,化学平衡常数增大,B正确;根据图示可知,在时间t1时,v正突变增大后保持不变,说明改变的条件是加入了催化剂,催化剂不会导致化学平衡移动,C错误;氧气是生成物,若增大氧气的浓度,平衡逆向移动,NO2的转化率会降低,与图像不吻合,D错误。
8.[2017·河北两校联考]工业合成氨反应具有非常重要的意义。
(1)已知:
氢气的燃烧热为286.0kJ·mol-1,氨气的燃烧热为382.5kJ·mol-1,则合成氨反应的热化学方程式为
________________________________________________________。
(2)对可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若起始投料n(N2)∶n(H2)=1∶1,达到平衡后,降低温度,N2的体积分数________。
A.增大B.减小
C.不变D.不能判断
(3)T℃,以CO2和NH3为原料可合成化肥尿素2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l);在2L的密闭容器中,通入1.2molNH3和0.6molCO2,2min时反应刚好达到平衡,此时,c(NH3)=0.2mol·L-1,c(CO2)=0.1mol·L-1。
①前2min内,用NH3浓度变化表示的化学反应速率是________。
平衡常数K=________。
②若2min时保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入0.6molNH3,则此时v正______v逆。
(填“>”“<”或“=”)
③若保持T℃,在2min时把容器体积瞬间压缩到1L且保持体积不变,3min时达到新平衡,请在图中画出2min到3min内NH3浓度的变化曲线。
答案
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-93.0kJ·mol-1
(2)C
(3)①0.2mol·L-1·min-1 250 ②<
③如图所示
解析
(1)根据题意可知:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-286.0kJ·mol-1①,NH3(g)+
O2(g)===
N2(g)+
H2O(l) ΔH=-382.5kJ·mol-1②,根据盖斯定律,由①×3-②×2得:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-93.0kJ·mol-1。
(2)设N2、H2的起始物质的量均为amol,达到平衡前转化的N2的物质的量为xmol,根据三段式法计算:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
初始量(mol)aa0
转化量(mol)x3x2x
某时刻量(mol)a-xa-3x2x
N2的体积分数=
=50%,由此可见,转化过程中N2的体积分数保持50%不变。
(3)①v(NH3)=
=0.2mol·L-1·min-1,平衡时,c(NH3)=0.2mol·L-1,c(CO2)=0.1mol·L-1,则平衡常数K=
=250。
②若保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入0.6molNH3,容器体积瞬间变为4L,此时c(NH3)=0.25mol·L-1,c(CO2)=0.05mol·L-1,浓度商Qc=
=320>K,所以平衡逆向移动,v正③2min时把容器体积瞬间压缩到1L,此时c(NH3)=0.4mol·L-1,保持T℃不变,平衡常数K不变,则3min达到平衡时NH3浓度仍为0.2mol·L-1。
9.[2017·山东高三调研]汽车尾气排放的CO、NOx等气体是大气污染的主要来源,NOx也是雾霾天气的主要成因之一。
Ⅰ.在汽车排气管加装催化转化器,可有效降低污染物的浓度,发生反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。
为了模拟催化转化器的工作原理,在T℃时,将2molNO与1molCO充入1L反应容器中,反应过程中NO(g)、CO(g)、N2(g)的物质的量浓度变化如图所示。
(1)①反应进行到20min时,CO2的平均反应速率为_________。
②28~36min内NO、CO、N2的浓度发生了变化(NO、CO的图像未画出),引起该变化的条件可能是________。
a.加入催化剂
b.通入0.2molN2
c.缩小容器体积
d.增加CO2的物质的量
③当36min达到平衡后,若保持体系温度为T℃,再向容器中充入CO、CO2气体,使两者物质的量浓度均加倍,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
(2)若均取2molNO和1molCO的混合气体分别放入3种不同的容器中进行该反应,A容器保持恒温恒压,B容器保持恒温恒容,C容器保持恒容绝热,且初始时3个容器的容积和温度均相同,下列说法正确的是________。
a.3个容器中NO的平衡转化率的大小顺序为αA>αB>αc
b.当A容器内气体的平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态
c.A、B两个容器达到平衡所用的时间:
tA>tB
d.当C容器内平衡常数不变时,说明该反应处于化学平衡状态
Ⅱ.某温度下,NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常数K=
,该温度下在甲、乙、丙三个体积均为2L的恒容密闭容器中,投入NO2(g)和SO2(g),其起始浓度如表所示:
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
(3)①10min后,甲中达到平衡,则甲中NO2的转化率α(NO2)=________。
②达到平衡后,设甲、乙、丙中SO2(g)的转化率分别为a、b、c,则三者的大小关系为________________。
答案 Ⅰ.
(1)①0.02mol·L-1·min-1 ②c ③不
(2)abd
Ⅱ.(3)①60% ②b>a=c
解析 Ⅰ.
(1)①反应进行到20min时,v(CO2)=v(CO)=
=0.02mol·L-1·min-1。
②28~36min内,N2的物质的量浓度逐渐增大,说明平衡向正反应方向移动。
加入催化剂,平衡不移动,a错误;通入0.2molN2,28min时N2的物质的量浓度会发生突变,b错误;缩小容器体积,压强增大,由于该反应为气体分子数减小的反应,故平衡向正反应方向移动,c正确;增加CO2的物质的量,平衡向逆反应方向移动,N2的物质的量浓度逐渐减小,d错误。
③36min达到平衡后保持温度不变,再向容器中充入CO、CO2气体,使二者的浓度均加倍,Qc=
不变,故Qc=K,平衡不移动。
(2)该反应为气体分子数减小的反应,恒温恒容条件下,体系压强减小,则恒温恒压条件下的反应相当于对恒温恒容条件下的反应增大压强,平衡向正反应方向移动,NO的平衡转化率增大,故αA>αB,该反应为放热反应,恒容绝热条件下的反应相当于对恒温恒容条件下的反应升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO的平衡转化率减小,故αA>αB>αC,a正确;该反应的反应物和生成物均为气体,反应过程中气体的总质量始终不变,但气体的总物质的量不断减小,即气体的平均摩尔质量不断减小,当气体的平均摩尔质量不变时,说明反应达到化学平衡状态,b正确;恒温恒压条件下的反应相当于对恒温恒容条件下的反应增大压强,压强增大会使反应速率增大,反应达到平衡所用的时间缩短,故tAⅡ.(3)①设甲中NO2的转化浓度为xmol·L-1,则平衡时c(NO2)=c(SO2)=(0.10-x)mol·L-1,c(SO3)=c(NO)=xmol·L-1,根据K=
=
=
,解得x=0.06,则甲中NO2的转化率为
×100%=60%。
②该反应为反应前后气体分子数不变的反应,甲、丙两容器中NO2、SO2的起始浓度之比相等,则甲、丙两容器中的平衡互为等效平衡,故a=c,乙中反应相当于甲中反应增加0.20molNO2(g),平衡向正反应方向移动,SO2(g)的转化率增大,故甲、乙、丙中SO2(g)的转化率大小关系为b>a=c。
10.[2017·西安地区八校联考]将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡气体总浓度
(×10-3mol·L-1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
(1)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。
(2)15.0℃时氨基甲酸铵分解反应经2min达到平衡,计算该反应从开始到平衡时的反应速率v(CO2)=________mol·L-1·min-1。
(3)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是________。
(填字母)
A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(4)当反应达平衡时,其他条件不变,在容器中充入少量HCl气体,平衡将向________移动。
(5)根据表中数据,计算25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为______________。
(列式计算)
答案
(1)>
(2)4×10-4
(3)BC
(4)正反应方向
(5)K=c2(NH3)×c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3≈1.64×10-8
解析
(1)由温度和平衡气体总浓度表可知,随着温度升高,平衡气体总浓度增大,说明反应正向进行,所以该反应的正反应为吸热反应,ΔH>0。
(2)根据H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)可知,平衡时c(NH3)=2c(CO2),故15.0℃达到平衡时,c(CO2)=0.8×10-3mol·L-1,v(CO2)=
=4×10-4mol·L-1·min-1。
(3)反应过程中不可能出现2v(NH3)=v(CO2),反应过程中一直存在v(NH3)=2v(CO2),且该等式不能说明反应达到化学平衡,A错误;该反应在反应前后气体分子数不相等,故总压强不变可以说明反应达到化学平衡,B正确;反应过程中混合气体的质量是一个变化量,容器体积不变,故反应过程中混合气体的密度也是一个变化量,当混合气体的密度不变时可以说明反应达到化学平衡,C正确;氨气的体积分数始终是一个定值,故氨气的体积分数不变不能说明反应达到化学平衡,D错误。
(4)充入HCl气体,NH3与HCl反应生成氯化铵固体,氨气浓度减小,平衡向正反应方向移动。
(5)25.0℃平衡时,c(CO2)+c(NH3)=4.8×10-3mol·L-1,c(NH3)=2c(CO2),故c(NH3)=3.2×10-3mol·L-1,c(CO2)=1.6×10-3mol·L-1,K=c2(NH3)×c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3≈1.64×10-8。