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已知条件
预测
A
M(s)===X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)===2Q(g)
ΔH<0,自发反应
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s)
常温下,自发进行
5.在某恒温恒容的密闭容器内发生反应:
2A(g)+B(g)C(g) ΔH<0。
开始充入2molA和2molB,并达到平衡状态,下列说法正确的是( )
A.再充入2molA,平衡正移,A的转化率增大
B.升高温度,C的体积分数增大
C.充入惰性气体增大压强,化学平衡一定向正反应方向移动,B的体积分数减小
D.再充入1molC,C的物质的量浓度将增大
6.(2017·
洛阳调研)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不改变的是( )
A.保持温度和容器体积不变,充入1molSO2(g)
B.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3(g)
C.保持温度和容器内压强不变,充入1molO2(g)
D.保持温度和容器内压强不变,充入1molAr(g)
7.(2016·
德州模拟)已知:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025kJ·
mol-1,该反应是一个可逆反应。
若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
8.在相同温度下,体积均为1L的四个密闭容器中,保持温度和容积不变,以四种不同的投料方式进行反应。
平衡时有关数据如下[已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·
mol-1]。
容器
甲
乙
丙
丁
起始投料量
2molSO2+
1molO2
1molSO2+0.5molO2
2molSO3
2molO2
反应放出或吸收
的热量(kJ)
a
b
c
d
平衡时c(SO3)
(mol·
L-1)
e
f
g
h
下列关系正确的是( )
A.a=c;
e=gB.a>2b;
e>2f
C.a>d;
e>hD.c+98.3e>196.6
9.(2017·
定州中学高三月考)将2molA与2molB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:
2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),若2分钟后达到平衡,A的转化率为50%,测得:
v(D)=0.25mol·
L-1·
min-1,则下列推断正确的是( )
A.v(C)=0.2mol·
min-1
B.z=3
C.B的转化率为25%
D.C的体积分数约为28.6%
10.在容积为2L的3个密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)
xC(g),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有关数据如下:
反应物投入量
3molA、2molB
6molA、4molB
2molC
到达平衡的时间(min)
5
8
A的浓度(mol·
c1
c2
C的体积分数
w1
w3
混合气体密度(g·
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A.若x<4,则2c1<c2
B.若w3=w1,可断定x=4
C.无论x的值是多少,均有2ρ1=ρ2
D.容器甲中反应从开始到达平衡平均速率为v(A)=0.3mol·
11.恒温恒容下,向一真空密闭容器中通入一定量的气体A,发生如下反应:
3A(g)2B(g)+xC(g)。
达平衡后,测得容器内的压强增大了p%,A的平衡转化率为a%,则下列推断中正确的是( )
A.若x=2,则p>0.5aB.若x=3,则p>0.7a
C.若x=4,则p=aD.若x=5,则p≥a
12.(2016·
南平10月月考)FeCl3(aq)与KSCN(aq)混合时存在下列平衡:
Fe3+(aq)+SCN-(aq)Fe(SCN)2+(aq)。
已知平衡时,物质的量浓度c[Fe(SCN)2+]与温度T的关系如下图所示,则下列说法正确的是( )
A.FeCl3(aq)与KSCN(aq)反应的热化学方程式为Fe3+(aq)+SCN-(aq)===Fe(SCN)2+(aq)
B.温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
C.反应处于D点时,一定有v正>v逆
D.A点与B点相比,A点的[Fe3+]大
13.(2016·
牡丹江市第一高级中学高三10月月考)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( )
升高温度,平衡常数减小
0~3s内,反应速率为v(NO2)=0.2mol·
L-1
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达到平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
14.向甲、乙两个容积均为1L的恒容容器中,分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。
相同温度下发生反应:
A(g)+B(g)xC(g) ΔH<0。
测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示。
A.x可能等于2
B.甲、乙两容器中反应达平衡时,平衡常数K甲<K乙
C.将乙容器升温可使甲、乙容器内各物质的体积分数相同
D.若向甲容器中再充入2molA、2molB,则平衡时甲容器中0.78mol·
L-1<[A]<1.56mol·
15.(2016·
大庆市高三一模)在2L密闭容器中通入amolX气体并发生反应:
2X(g)
Y(g),在T1、T2温度下,X的物质的量n(X)随时间t变化的曲线如图所示。
下列叙述不正确的是( )
A.正反应方向为放热反应
B.在T2温度下,在0~t1时间内,v(Y)=
mol·
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.W点时再加入一定量X,平衡后X的转化率增大
16.(2016·
宝鸡月考)已知反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
某温度下,将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。
则下列说法正确的是( )
A.由图甲知,B点SO2的平衡浓度为0.3mol·
B.由图甲知,A点对应温度下的平衡常数为80mol-1·
L
C.压强为0.50MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如图丙,则T2>T1
D.达平衡后,缩小容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示
第Ⅱ卷
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
17.(14分)(2017·
牡丹江市第一高级中学高三月考)氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。
(1)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________(填字母)。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3)
B.单位时间生成mmolN2的同时消耗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
E.amolN≡N键断裂的同时,有6amolN—H键断裂
F.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。
在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度压强下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min
10
15
20
25
30
压强/MPa
16.80
14.78
13.86
13.27
12.85
12.60
则从反应开始到25min时,以N2表示的平均反应速率=__________________;
该温度下平衡常数K=_____________________________________________________________。
(3)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH=-99kJ·
mol-1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-58kJ·
③CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是________;
反应③的ΔH=________kJ·
mol-1。
(4)合成气的组成
=2.60时体系中的CO平衡转化率α(CO)与温度和压强的关系如图2所示。
图中的压强p1、p2、p3由大到小的顺序为______________________________;
α(CO)随温度升高而减小,其原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
18.(12分)(2016·
信阳高三月考)应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手。
Ⅰ.研究发现,NOx是雾霾的主要成分之一,NOx主要来源于汽车尾气。
已知:
N2(g)+O2(g)
2NO(g)
ΔH=180.50kJ·
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g)
ΔH=-566.00kJ·
为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环,写出该反应的热化学方程式:
__________________________________
Ⅱ.开发利用清洁能源可减少污染,解决雾霾问题。
甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景,一定条件下用CO和H2合成CH3OH:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),在2L密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的CO和H2,在催化剂作用下充分反应。
平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如下图所示。
(1)该反应的反应热ΔH________(填“>”或“<”)0,压强的相对大小与p1________(填“>”或“<”)p2。
(2)该反应化学平衡常数表达式为____________________________________________
(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是________(填字母)。
A.容器内气体压强不再变化
B.v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.容器内的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
(4)某温度下,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡________(填字母)。
A.向正反应方向移动B.向逆反应方向移动
C.不移动
作出此判断的依据是_______________________________________________________
19.(14分)(2017·
深圳调研)煤的气化在煤化工业中占有重要地位,至今仍然是化学工业的重要组成部分。
(1)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为-285.8kJ·
mol-1、-283.0kJ·
mol-1和-726.5kJ·
请写出CH3OH(l)完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式:
________________________________________________________________________
(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度/℃
250
300
350
K/mol-2·
L2
2.041
0.270
0.012
①由表中数据判断ΔH________(填“>”、“=”或“<”)0。
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,4min达到平衡时测得[CO]=0.2mol·
L-1,此时的温度为__________________________________________,
则反应速率v(H2)=___________________________________________________________。
(3)T℃时,在t0时刻,合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡,若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的
,在t2时刻又达到新的平衡,请在图中用曲线表示t1~t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图(其他条件不变,曲线上必须标明氢气、甲醇)。
(4)如果用CH3OH和空气作燃料电池,用KOH作电解质溶液,请写出该燃料电池的负极的电极反应式:
_________________________________________________________________
20.(12分)(2016·
重庆市第十一中学高三月考)已知
①Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g) K1
②Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g) K2
③H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g) K3
又已知不同温度下,K1、K2值如下表:
K1
K2
500
1.00
3.15
700
1.47
2.26
900
2.40
1.60
(1)判断反应③达到化学平衡状态的依据是______________________________(填字母)。
a.混合气体的平均摩尔质量不变
b.混合气体中[CO]不变
c.v正(H2O)=v逆(H2)
d.断裂2molH—O键的同时生成1molH—H键
(2)若500℃时进行反应①,CO2起始浓度为2mol·
L-1,2分钟后建立平衡,则CO2转化率为__________,用CO表示的速率为________________。
(3)下列图像不符合反应②的是________(填字母)(图中v是速率,φ为混合物中H2的体积百分含量)。
(4)900℃进行反应③,其平衡常数K3为________(求具体数值),焓变ΔH________(填“>”“=”或“<”)0,理由是__________________________________________
答案精析
1.D 2.B 3.C
4.B [A项,M(s)
X(g)+Y(s),反应气体化学计量数增大,为熵增大的反应,ΔS>0,ΔH>0,在高温条件下能自发进行,错误;
C项,4X(g)+5Y(g)
4W(g)+6G(g)反应为气体化学计量数增大的反应,ΔS>0,所以当ΔH<0,一定满足ΔH-TΔS<0,反应一定能够自发进行,当ΔH>0、高温时,ΔH-TΔS<0成立,可以自发进行,错误;
D项,4M(s)+N(g)+2W(l)
4Q(s)为气体化学计量数减小的反应,ΔS<0,当ΔH>0时,ΔH-TΔS>0,一定不能自发进行,错误。
]
5.D [A项,再充入2molA,A的浓度增大,则平衡右移,但A转化的物质的量与加入的相比较,加入的多,转化的少,转化率反而减小,错误;
B项,如果升高温度,平衡向逆反应方向移动,C的体积分数减小,错误;
C项,加入惰性气体总压增大,分压不变,平衡不移动,错误;
D项,再充入1molC,平衡向逆反应方向移动,A、B的浓度增大,温度不变,平衡常数不变,则平衡时C的浓度增大,正确。
6.B 7.C
8.B [A项,甲与丙的初始用量相当,会建立相同(等效)平衡,只不过建立平衡时反应的方向不同,所以e=g而且a≠c,a+c=196.6,错误;
B项,甲与乙相比较,甲的用量比乙多一倍,在温度和体积相同的条件下,甲中平衡的建立可以在两个乙的基础上,再压缩为1L,但压缩时平衡会右移,所以a>2b,e>2f,正确;
C项,甲与丁相比较,丁的平衡可以在甲平衡的基础上再增加1mol氧气,但平衡会向右移动,错误;
D项,根据反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·
2196.6
ea
解得a=98.3e,由选项A分析可知,a+c=196.6,即98.3e+c=196.6,错误。
9.D [A项,根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知v(C)=0.25mol·
min-1,错误;
B项,A的转化率为50%,则消耗A是2mol×
50%=1mol,生成D是0.25mol·
min-1×
2min×
2L=1mol,根据物质的量之比是化学计量数之比可知z=2,错误;
C项,根据方程式可知消耗B是1.5mol,所以B的转化率是
×
100%=75%,错误;
D项,根据以上分析可知生成C和D均是1mol,剩余A是1mol,B是0.5mol,所以C的体积分数为
100%≈28.6%,答案选D。
10.C [A项,若x<4,则正反应为气体体积减小的反应,若甲、乙建立等效平衡,则2c1=c2,但乙对于甲而言,恒容时等倍增加反应物的用量,相当于加压,平衡正向移动,则2c1>c2,错误;
B项,若w3=w1,甲、丙建立等效平衡,可断定x=2,错误;
C项,起始乙投入的量是甲的2倍,根据质量守恒定律知,反应前后总质量不变,而容积体积又相等,故有2ρ1=ρ2,正确;
D项,v(A)=(1.5-c1)/5mol·
min-1,错误。
11.C [设开始A的物质的量是nmol,平衡时生成C的物质的量是xymol,则生成B的物质的量是2ymol,消耗A的物质的量是3ymol,所以平衡时气体总物质的量是n-3y+2y+xy=n+(x-1)y,气体物质的量增加(x-1)ymol,有(x-1)y/n=p%,3y/n=a%,两式联立得x=
+1。
A项,若x=2,则p=a/3<0.5a,错误;
B项,若x=3,则p=2a/3<0.7a,错误;
C项,若x=4,则p=a,正确;
D项,若x=5,则p=4a/3>a,错误。
12.C [A项,随着温度的升高[Fe(SCN)2+]逐渐减小,说明反应放热,ΔH<0,错误;
B项,反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则K减小,所以温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2,错误;
C项,D在曲线下方,不是平衡状态,c[Fe(SCN)2+]比平衡状态小,应向正反应方向移动,v正>v逆,正确;
D项,由图像可知,A点[Fe(SCN)2+]较大,则[Fe3+]应较小,错误。
13.A [A项,由图可知,反应物总能量高于生成物总能量,正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,正确;
B项,由图可知,0~3s内,二氧化氮的浓度变化量=1mol·
L-1-0.4mol·
L-1=0.6mol·
L-1,故v(NO2)=0.6mol·
L-1÷
3s=0.2mol·
s-1,单位错误,错误;
C项,t1时刻,改变条件,反应速率加快,平衡不移动,该反应前后气体的物质的量减小,不能是增大压强,只能是使用催化剂,但催化剂不影响平衡的移动,错误;
D项,达平衡时,仅增大c(O2),平衡向逆反应方向移动,二氧化氮转化率降低,由图可知,二氧化氮的转化率随x增大而增大,x可以代表O3浓度、压强,错误。
14.D
15.B [A项,T1先拐,先达到平衡,说明T1>T2,随着温度升高,X的物质的量增大,说明平衡向逆反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应方向为放热反应,正确;
B项,根据化学反应速率的定义,v(X)=
min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(Y)
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