第2章 第3节 第2课时.docx
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第2章第3节第2课时
第二章 第三节 第2课时
1.(2013·洛阳模拟)一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列有关说法正确的是( )
A.该反应是放热反应
B.加压平衡向逆反应方向移动
C.催化剂可使平衡常数增大
D.向容器中充入稀有气体,平衡向逆反应方向移动
解析:
由图像看出升温平衡逆向移动,n(CH3OH)减少,说明该反应为放热反应;加压平衡正向移动;催化剂不能改变化学平衡常数;因容积不变,故向容器中充入稀有气体,平衡不移动。
答案:
A
2.(2012·天津检测)已知在450℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的化学平衡常数为50,由此推断出在450℃时,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为( )
A.50B.0.02
C.100D.无法确定
解析:
在相同的温度下,两个反应互为逆反应,平衡常数互为倒数,故选B。
答案:
B
3.(2013·沈阳模拟)t℃时,在一密闭容器中充入2molA和3molB,发生如下化学反应:
aA+BC+D(反应物、产物均为气体)平衡后测知各物质浓度有如下关系:
ca(A)·c(B)=c(C)·c(D)然后在温度不变的情况下,扩大容器容积至原来10倍,结果A的百分含量始终未有改变,则这时B的转化率是( )
A.60%B.40%
C.4%D.无法确定
解析:
由平衡时各物质浓度关系可知该温度下反应平衡常数K=1,利用“在温度不变的情况下,扩大容器容积至原来10倍,结果A的百分含量始终未有改变”说明反应前后气体体积计量系数和相等,即a=1。
设平衡时B转化了xmol,由题意得:
x2=(2-x)(3-x),解得x=1.2,故B的转化率为:
1.2mol/3mol=40%。
答案:
B
4.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。
N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.将1.0mol氮气、3.0mol氢气,置于1L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4kJ
B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) C.上述反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率提高 D.升高温度,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率增大,正反应速率减小 解析: A项此反应为可逆反应,1.0mol氮气、3.0mol氢气在实际过程中不能完全转化,故放出的热量小于92.4kJ,A错。 B项温度不变,改变压强,平衡常数不变,B错。 C项由图知,增大压强,平衡向正反应方向移动,H2的转化率提高,C正确。 D项升高温度,逆反应速率、正反应速率都增大,D错。 答案: C 5.实验室中配制碘水,往往是将I2溶于KI溶液中,这样就可以得到浓度较大的碘水,主要是因为发生了反应: I2(aq)+I-I ,上述平衡体系中,I 的物质的量浓度c(I )与温度T的关系如图所示(曲线上的任何一点都表示平衡状态)。 (1)通过分析上图,该反应的正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)在T1、D状态时,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 若在T1时某状态c(I-)/c(I )= ________平衡状态(填“是”、“不是”或“不一定是”)。 (3)写出该平衡常数的表达式K=________。 若升高温度,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);若向溶液中加入少量的溴水,K值将________。 解析: (1)由题意及图像知,I2(aq)+I-I ,升高温度,c(I )减小,平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应。 (2)在T1、D点时,要达到平衡状态A点,T1不变,c(I )增大,反应向右进行,故v(正)>v(逆)。 K= ,而 = 时,不知c(I2)的大小,故无法确定是否达平衡状态。 (3)K= ,升高温度,平衡逆移,故K值减小;若加入少量的溴水,改变了物质的浓度,但K值不变。 答案: (1)放热 (2)> 不一定是 (3) 减小 不变 一、选择题 1.(2012·天津期末)放热反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0mol·L-1,其平衡常数为K1。 其他条件不变升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则( ) A.若增大CO浓度,K2和K1都增大 B.K2>K1 C.c2(CO)=c2(H2O) D.c1(CO)>c2(CO) 解析: 升高温度平衡逆向进行,平衡常数变小,达到新平衡时c2(CO)和c2(H2O)均变大,二者浓度仍相等;若只改变反应物的浓度,平衡常数不变。 答案: C 2.(2013·唐山模拟)下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( ) A.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值 B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K C.平衡常数K只与温度有关,与反应浓度、压强无关 D.从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度 解析: 平衡常数越大说明反应进行的程度越大,但平衡常数只是在一定条件反应达到平衡时才是一个定值,温度改变,平衡一定,平衡常数改变,即平衡常数K只与温度有关,与反应浓度、压强无关。 答案: C 3.(2013·沈阳模拟)相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容器密闭容器中发生可逆反应: X2(g)+3Y2(g)2XY3(g) ΔH=-92.6kJ·mol-1 实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示: 容器 编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡时体系 能量的变化 X2 Y2 XY3 ① 1 3 0 放热23.15kJ ② 0.6 1.8 0.8 Q(Q>0) 下列叙述不正确的是( ) A.容器①、②中反应的平衡常数相等 B.容器②中反应达到平衡时放出的热量Q为23.15kJ C.达平衡时,两个容器中XY3的物质的量浓度均为2mol·L-1 D.若容器①体积为0.20L,则达平衡时放出的热量大于23.15kJ 解析: 平衡常数只与温度有关,因此在相同温度下,容器①、②中反应的平衡常数一定相等;由热化学方程式可知容器①中平衡时生成0.5molXY3,由此可知容器②中为达到平衡,反应逆向进行,消耗0.3molXY3,需要吸热;容器①、②达到平衡时为等效平衡,容器中c(XY3)=0.5mol/0.25L=2mol·L-1;若容器①体积为0.20L,相当于将原0.25L容器压缩,平衡正向移动,故平衡时放出的热量大于23.15kJ。 答案: B 4.在一定温度时,取4molA在2L的密闭容器中分解的反应式为: A(g)2B(g)+C(g),反应达到平衡时,测得已有50%的A分解成B和C。 则此温度时,该反应的平衡常数值为( ) A.4B.3 C.2D.1 答案: A 5.有反应: A(g)+2B(g)C(g),在密闭容器中充入A、B、C三种气体,至建立化学平衡后,在温度不改变的前提下将体积缩小2/3,则该反应此时的平衡常数为原平衡的( ) A.3倍B.2倍 C.9倍D.不变 解析: 化学平衡常数K只与温度有关,与反应物、生成物浓度的大小无关。 答案: D 6.(2013·沈阳模拟)已知: 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-25kJ/mol,某温度下的平衡常数为400,此温度下,在1L的密闭容器中加人CH3OH,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下: 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O c/(mol·L-1) 0.8 1.24 1.24 下列说法正确的是( ) A.平衡后升高温度,平衡常数>400 B.平衡时,c(CH3OCH3)=1.6mol/L C.平衡时,反应混合物的总能量减少20kJ D.平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率增大 解析: 正反应为放热反应,平衡后升温反应逆向进行,平衡常数减小,A项错;由题中数据可知起始加入CH3OH的量为3.28mol,设此温度下,平衡时生成CH3OCH3的物质的量为xmol,结合容器体积,利用平衡常数可得: x2/(3.24-2x)2=400,解得x=1.6mol,即平衡时c(CH3OCH3)=1.6mol/1L=1.6mol·L-1;平衡时,反应混合物的总能量减少25kJ×1.6=40kJ;平衡时,再加入与起始等量的CH3OH,达新平衡后CH3OH转化率不变。 答案: B 7.(2011·安徽理综)电镀废液中Cr2O 可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4): Cr2O (aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0 该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( ) 解析: 该反应的正反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,A正确;pH增大,H+浓度减小,平衡正向移动,Cr2O 的转化率升高,B错误;温度升高,正反应速率增大,C错误;增大Pb2+的物质的量浓度,平衡正向移动,Cr2O 的物质的量减小,D错误。 答案: A 二、非选择题 8.(2011·海南化学)氯气在298K、100kPa时,在1L水中可溶解0.09mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。 请回答下列问题: (1)该反应的离子方程式为________________________________________________________________________; (2)估算该反应的平衡常数________(列式计算); (3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向________移动; (4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡将向________移动。 解析: (1)Cl2溶于水时与水反应,生成HClO和HCl,反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO。 (2)按1L水中溶解0.09molCl2进行计算,有0.09mol× =0.03molCl2参加反应: Cl2+H2OH++Cl-+HClO 开始(mol)0.0900 转化(mol)0.030.030.03 平衡(mol)0.060.030.03 则平衡常数K= = =0.015。 (3)加入少量NaOH固体,OH-与H+反应生成H2O,OH-与HClO反应生成ClO-和H2O,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动。 (4)增大Cl2的压强,Cl2在水中的溶解度增大,溶液中c(Cl2)增大,平衡向正反应方向移动。 答案: (1)Cl2+H2OH++Cl-+HClO (2)K= = =0.015 (3)正反应方向 (4)增大 正反应方向 9.乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇 2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 25℃时,K=2.95×1011 在一定压强下,测得反应的实验数据如下表。 温度 CO2转化率 n(H2)/n(CO2) 500 600 700 800 1.5 45 33 20 12 2 60 43 28 15 3 83 62 37 22 试回答下列问题: (1)该反应的平衡常数表达式为: K=________。 (2)若反应物起始的物质的量相同,下列关系图错误的是________(填序号)。 (3)温度升高,平衡常数K值________(填“增大”、“减小”、或“不变”);提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],平衡常数K值________(填“增大”、“减小”、或“不变”);对生成乙醇________(填“有利”或“不利”)。 (4)在下图的坐标系中作图说明压强变化对反应的化学平衡的影响。 你做的图中横坐标的含义是________,纵坐标含义是________。 解析: (1)由化学平衡常数的定义可依据反应直接写出反应的平衡常数K= 。 (2)由表中数据可知正反应为放热反应,故结合反应特点(正向气体体积减小)可知升温反应逆向进行导致乙醇含量降低,故c错;增大压强平衡向正反应反应移动,乙醇的含量增加,故b错。 (3)由 (2)分析知,升高温度,平衡向逆反应方向移动,K值减小;因K只与温度有关,故提高氢碳比对K值无影响;但由表中数据: 在同温下,提高氢碳比CO2的转化率升高,可见对生成乙醇有利。 (4)反应是正向气体体积减小的反应,随着压强的增大,反应正向进行,反应物转化率增大、反应物含量减小;生成物含量增大,故可以以压强为横坐标,纵坐标用有关物质的含量等来作图。 答案: (1) (2)b c (3)减小 不变 有利 (4)压强、CO2(或H2)的百分含量(图Ⅰ) 或: 压强、乙醇的质量分数(图Ⅱ)(合理即可) 10.(思维拓展题)低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。 煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。 已知: CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表: 温度/℃ 400 500 850 平衡常数 9.94 9 1 请回答下列问题: (1)上述正反应方向是________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)850℃时在体积为10L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如下图,则0~4min的平均反应速率v(CO)=________mol/(L·min)。 t1℃时物质浓度(mol/L)的变化 时间(min) CO H2O CO2 H2 0 0.200 0.300 0 0 2 0.138 0.238 0.062 0.062 3 c1 c2 c3 c3 4 c1 c2 c3 c3 5 0.116 0.216 0.084 6 0.096 0.266 0.104 (3)t1℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如上表。 ①表中3min~4min之间反应处于________状态;c1数值________0.08mol/L(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②反应在4min~5min,平衡向逆方向移动,可能的原因是________(单选),表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是________(单选)。 A.增加水蒸气浓度 B.降低温度 C.使用催化剂D.增加氢气浓度 (4)若在500℃时进行,若CO、H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的最大转化率为________。 解析: (1)升温,K值减小,平衡左移,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应。 (2)v(CO)= =0.03mol/(L·min)。 (3)①反应处于3~4min之间时,CO、H2O(g)、CO2、H2的浓度保持不变,反应处于平衡状态。 由850℃时物质浓度的变化图可知,反应处于平衡状态时,c(CO)=0.08mol/L,当温度高于850℃时,CO的物质的量浓度c1>0.08mol/L。 ②4~5min时,升温或增加H2的浓度可使平衡左移;5~6min时,CO的浓度减小,但c(H2O)增大,可采用增加水蒸气浓度的方法。 (4)500℃时, CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始: 0.02mol/L0.02mol/L00 变化: xxxx 平衡: (0.02-x)(0.02-x)xx K= = =9 解得x=0.015 CO的转化率为: ×100%=75%。 答案: (1)放热 (2)0.03 (3)①平衡 大于 ②D A (4)75%
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