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能力提升训练7
能力提升训练(7)
1.(2017·福建厦大附中一模)将4molA(g)和2molB(g)在2L的恒容密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0;反应2s后测得C的浓度为0.6mol/L。
下列说法中正确的是( )
A.2s后物质A的转化率为70%
B.当各物质浓度满足c(A)=2c(B)=c(C)时,该反应达到了平衡状态
C.达到平衡状态时,增加A的物质的量,A和B转化率都提高
D.达到平衡状态时,升高温度,则该化学平衡向左移动,同时化学平衡常数K减小
答案:
D
解析:
2s后C的物质的量为1.2mol,消耗A1.2mol,故A的转化率为30%,A项错误;反应达到平衡时各物质的浓度与化学计量数没有必然联系,B项错误;增加A的物质的量,A的转化率减小,B的转化率增大,C项错误;由于ΔH<0,所以升高温度,该化学平衡向左移动,同时化学平衡常数K减小,D项正确。
2.某1L固定容积的密闭容器中,1molA(g)与1molB(g)在催化剂作用下加热到500℃发生反应:
A(g)+B(g)
C(g)+2D(s) ΔH>0,下列有关说法正确的是( )
A.升高温度,v正增大,v逆减小
B.平衡后再加入1molB,上述反应的ΔH增大
C.通入惰性气体,压强增大,平衡向逆反应方向移动
D.若B的平衡转化率为50%,则该反应的平衡常数等于2
答案:
D
解析:
本题主要考查化学平衡理论,意在考查考生对化学平衡知识的综合运用能力。
升高温度,v正和v逆都增大,A项错误;平衡移动与ΔH无关,B项错误;通入惰性气体,压强增大,但反应物和生成物浓度均保持不变,平衡不移动,C项错误。
3.(2017·河北衡水中学调研)T℃时,在1L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1,测得H2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。
下列说法不正确的是( )
时间/min
v(正)和v(逆)比较
t0
6
0
t1
3
1
v(正)=v(逆)
A.t0~t1时间内v(H2)=
mol·L-1·min-1
B.t1时,若升高温度或再充入CO2气体,都可以提高H2的转化率
C.t0时,v(正)>v(逆)
D.T℃时,平衡常数K=
,CO2与H2的转化率相等
答案:
B
解析:
由表中数据知,t0~t1时间内v(H2)=
mol·L-1·min-1,A正确;t1时,升高温度平衡要向逆反应方向(吸热方向)移动,H2的转化率降低,B错误;t0时,反应物浓度最大,生成物浓度为0,故v(正)>v(逆),C正确;T℃时,反应达到平衡时,c(CH3OH)=c(H2O)=1mol·L-1,c(H2)=3mol·L-1,c(CO2)=2mol·L-1-1mol·L-1=1mol·L-1,平衡常数K=
=
=
,由于起始时,CO2(g)、H2(g)的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,则CO2的转化率与H2的转化率相同。
4.(2017·山东济宁一模)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
时间/s
0
500
1000
1500
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是( )
A.T1温度下,500s时O2的浓度为0.74mol·L-1
B.平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的
,则再平衡时c(N2O5)>5.00mol·L-1
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1 D.T1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为0.5 答案: C 解析: 由表中数据可知,500s时Δc(N2O5)=(5.00-3.52)mol·L-1=1.48mol·L-1,c(O2)= Δc(N2O5)= ×1.48mol·L-1=0.74mol·L-1,A正确;由表中数据可知,平衡时,c(N2O5)=2.50mol·L-1,其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的 ,若平衡不移动,c(N2O5)=5.00mol·L-1,由于容器体积减小,压强增大,平衡逆向移动,故c(N2O5)>5.00mol·L-1,B正确;若T1>T2,T1→T2,温度降低,平衡向放热反应方向移动,即逆向移动,则K1>K2,C错误;平衡时,c(N2O5)=2.50mol·L-1,c(NO2)=2Δc(N2O5)=2×(5.00-2.50)mol·L-1=5.00mol·L-1,c(O2)= Δc(N2O5)=1.25mol·L-1,则K1= = =125,平衡时N2O5的转化率为 =0.5,D正确。 5.(2017·安徽合肥一中期末)在一个容积为2L的密闭容器中,加入0.8molA2气体和0.6molB2气体,一定条件下发生反应: A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示,下列说法不正确的是( ) A.图中a点的值为0.15 B.该反应的平衡常数K=0.03 C.温度升高,平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% 答案: B 解析: 抓住图中各物质的变化量与化学方程式中化学计量数的关系,求得a值是解题的关键。 6.(2017·福建质量检查)甲、乙两个密闭容器中均发生反应: C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH>0,有关实验数据如表所示: 下列说法正确的是( ) A.T1 B.K2=1.35mol·L-1 C.混合气体的密度始终保持不变 D.乙容器中,当反应进行到1.5min时,n(H2O)=1.4mol 答案: B 解析: 本题考查化学反应速率和化学平衡。 若T1=T2,则平衡时n(H2)甲=2n(H2)乙,实际上n(H2)甲>2n(H2)乙,说明T1>T2,因为该反应为吸热反应,升高温度有利于平衡正向移动,A项错误;乙容器中反应达平衡时,c(H2O)=0.8mol·L-1、c(CO2)=0.6mol·L-1、c(H2)=1.2mol·L-1,K2= = =1.35mol·L-1,B项正确;容器容积不变,正反应方向气体的质量增大,因此反应正向进行时混合气体的密度增大,C项错误;乙容器中,3min内H2O减少了1.2mol,而前1.5min内反应速率大于后1.5min内反应速率,故前1.5min内H2O的物质的量减小得快,反应进行到1.5min时,n(H2O)<1.4mol,D项错误。 7.(2017·湖北枣阳月考)将E(s)和F(g)加入密闭容器中,在一定条件下发生反应: E(s)+4F(g)G(g),已知该反应的平衡常数如表所示。 下列说法正确的是( ) 温度/℃ 25 80 230 平衡常数/(L3·mol-3) 5×104 2 1.9×10-5 A.上述反应是熵增反应 B.25℃时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是0.5mol3·L-3 C.在80℃时,测得某时刻,F、G的浓度均为0.5mol·L-1,则此时v正>v逆 D.恒温恒容下,向容器中再充入少量G(g),达新平衡时,G的体积百分含量将增大 答案: D 解析: 由化学方程式可知,该反应为反应后气体分子总数减小的反应,故该反应为熵减反应,A项错误;正反应和逆反应的平衡常数互为倒数,故25℃时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是2×10-5mol3·L-3,B项错误;80℃时,浓度商为 =8L3·mol-3>2L3·mol-3,平衡逆向移动,v逆>v正,C项错误;可逆反应中,加入一种物质,反应向消耗这种物质的方向移动,但加入后的物质不能完全转化,D项正确。 8.(2017·陕西西工大附中质检)PCl3和PCl5都是重要的化工原料。 将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2L密闭容器中,在一定条件下发生反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10min时达到平衡。 有关数据如下: PCl3(g) Cl2(g) PCl5(g) 初始浓度(mol/L) 2.0 1.0 0 平衡浓度(mol/L) c1 c2 0.4 下列判断不正确的是( ) A.10min内,v(Cl2)=0.04mol/(L·min) B.升高温度(T1 <1 C.当容器中Cl2为1.2mol时,反应达到平衡 D.平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同条件下再达平衡时,c(PCl5)<0.2mol/L 答案: B 解析: 10min内,PCl5的浓度变化量为0.4mol/L,故Cl2的浓度变化量为0.4mol/L,所以v(Cl2)=0.04mol/(L·min),A正确;升高温度(T1 9.(2017·江西宜春樟树联考)已知温度为T0时,可逆反应X(g)+Y(g)―→Z(g)(未配平),在容积固定的容器中发生反应,各物质的浓度随时间变化的关系如图a所示。 其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。 下列叙述正确的是( ) A.发生反应时,各物质的反应速率大小关系为: v(X)=v(Y)=2v(Z) B.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5% C.T0℃时,该反应的平衡常数为33.3 D.该反应正反应的反应热ΔH<0 答案: C 解析: 温度为T0时,X的物质的量浓度的变化量=(0.3-0.05)mol·L-1=0.25mol·L-1,Y的物质的量浓度的变化量=(0.4-0.15)mol·L-1=0.25mol·L-1,Z的物质的量浓度的变化量=(0.5-0)mol·L-1=0.5mol·L-1,则该反应的方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),所以发生反应时,各物质的反应速率大小关系为2v(X)=2v(Y)=v(Z),故A错误。 Y的转化率= ×100%=62.5%,故B错误。 平衡常数K= ≈33.3,故C正确。 “先拐先平,数值大”,所以T1>T2,升高温度,Z的物质的量浓度增大,平衡向正反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应是吸热反应,故D错误。 10.(2017·湖北武汉4月调研)一定温度下,密闭容器中进行反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0。 测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。 下列有关说法正确的是( ) A.t2时改变的条件是: 只加入一定量的SO2 B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3 C.t1时平衡混合气的 1大于t3时平衡混合气的 3 D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数 答案: D 解析: t2时,v正(SO2)突然增大,且达到平衡后速率恢复至原来的速率,如果只加入一定量的SO2,达到新的平衡后,速率大于原来的速率,A错误;t1、t3时刻的两个平衡状态速率相等,各物质的浓度相等,故平衡浓度相等,平衡常数相等,B错误;平衡状态相同,各物质的百分含量相同,平均摩尔质量相同,故C错误,D正确。 11.(2017·厦门一中月考)在100℃时,将0.40molNO2气体充入2L的密闭容器中,发生如下反应: 2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0。 监测反应获得如下数据: 时间/s 0 20 40 60 80 n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 n4 n(N2O4)/mol 0.00 0.05 n2 0.08 0.08 下列说法正确的是( ) A.0~20s内,v(NO2)=0.005mol/(L·s) B.59s时,c(NO2)一定大于0.12mol/L C.若仅将起始时充入NO2的量增至0.80mol,则该反应的平衡常数K> D.若上述反应在120℃时进行,则反应至80s时,n(N2O4)<0.08mol 答案: D 解析: 根据化学反应速率表达式和反应速率之比等于化学计量数之比可知,0~20s内,v(NO2)=2v(N2O4)= =0.0025mol/(L·s),A错误。 由数据可以看出,平衡时n(N2O4)=0.08mol,故此时NO2物质的量n3=n4=0.40mol-2×0.08mol=0.24mol,60s时反应达到平衡c(NO2)=0.12mol/L,但59s时不能确定是否达到平衡,故NO2的浓度无法确定,B错误。 原平衡体系中平衡时c(NO2)=0.12mol/L,c(N2O4)=0.04mol/L,平衡常数K= = ,平衡常数的值只与温度有关,故增加反应物的量,平衡常数不变,C错误。 正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,且反应速率加快,反应至80s时n(N2O4)减小,即n(N2O4)<0.08mol,D正确。 12.(2017·江西联考)一定温度下,在三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。 三个容器中各物质的起始物质的量浓度与反应温度如下表所示,反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间变化关系如图所示。 容器 温度/℃ 起始物质的量浓度/(mol·L-1) NO CO N2 CO2 甲 T1 0.10 0.10 0 0 乙 T1 0 0 0.10 0.20 丙 T2 0.10 0.10 0 0 下列说法正确的是( ) A.该反应的正反应为吸热反应 B.乙容器中反应达到平衡时,N2的转化率大于40% C.达到平衡时,乙容器中的压强一定大于甲容器中的2倍 D.丙容器中反应达到平衡后,再充入0.10molNO和0.10molCO2,此时v(正) 答案: B 解析: 容器中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),由题中图象分析,曲线变化中“先拐先平温度高”,可知甲容器中的温度高于丙容器,T1>T2,此时甲容器中平衡时二氧化碳的物质的量较小,说明温度升高,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,故A错误;T1℃时,甲容器中达到平衡时CO2的物质的量为0.1mol,根据题意可得: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 起始浓度/(mol·L-1)0.100.1000 转化浓度/(mol·L-1)0.050.050.0250.05 平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.0250.05 平衡常数K= =10,则N2(g)+2CO2(g)2NO(g)+2CO(g)的平衡常数K= 。 若乙容器中N2的平衡转化率等于40%,则有 N2(g)+2CO2(g)2NO(g)+2CO(g) 起始浓度/(mol·L-1)0.100.2000 转化浓度/(mol·L-1)0.040.080.080.08 平衡浓度/(mol·L-1)0.060.120.080.08 K= =0.047<0.1,因此反应需要继续向右进行,N2的转化率大于40%,故B正确;乙容器中的气体总量相当于甲容器中气体的2倍,建立平衡后,相当于甲容器平衡后增大压强,平衡向右移动,气体的物质的量减少,压强小于甲容器的2倍,故C错误;丙容器中反应达到平衡后,CO2的物质的量为0.12mol,则NO、CO、N2和CO2的物质的量浓度分别为0.04mol·L-1、0.04mol·L-1、0.03mol·L-1和0.06mol·L-1,平衡常数K= =42.2,再充入0.10molNO和0.10molCO2,则NO、CO2的浓度变为0.09mol·L-1、0.11mol·L-1,此时Qc= =28 13.在容积均为1L的三个密闭容器中,分别放入镍粉并充入1molCO,控制在不同温度下发生反应: Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),当反应进行到5min时,测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.正反应为吸热反应,平衡常数: K(T1)>K(T2) B.反应进行到5min时,b容器中v(正)=v(逆) C.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>a>c D.减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态 答案: D 解析: 本题考查化学反应速率与化学平衡。 温度越低,反应速率越慢,因此再结合a、b、c三容器对应数值知,a容器中反应未达到平衡,b→c的变化则说明随温度升高化学平衡逆向进行,则正反应为放热反应,A错误;反应进行到5min时,b容器未必达到平衡状态,则b容器中v(正)不一定等于v(逆),B错误;其他条件相同时,随温度升高平衡左移,K值减小,CO转化率减小,达到平衡时,CO的转化率为a>b>c,C错误;结合A项分析知,升温可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态,减压平衡逆向移动,导致Ni(CO)4浓度变小,即可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态,D正确。 14.能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。 (1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1。 相关数据如下: ①c1________c2(填“>”“<”或“=”),a=________。 ②该温度下反应的平衡常数K=________;若甲中反应10s时达到平衡,则0~10s内甲中的平均反应速率v(H2)=________。 ③下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母编号)。 a.v(CO2)消耗=v(CH3OH)生成 b.气体的密度不再随时间改变 c.CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变 d.气体的平均相对分子质量不再随时间改变 ④其他条件不变,达到平衡后,下列不能提高H2转化率的操作是________(填字母编号)。 a.降低温度 b.充入更多的H2 c.移除甲醇d.增大容器体积 (2)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。 ①图Ⅰ可知,T1________(填“>”“<”或“=”)T2。 ②由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是______________________________。 答案: (1)①= 19.6 ②2.1 0.09mol·L-1·s-1 ③cd ④bd (2)①> ②增大 随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大 解析: (1)①等效平衡,等温等容条件下,反应前后气体化学计量数之和不相等,转化到同一半边,投入量跟原平衡投入量相等,这两个平衡是全等平衡,即c1=c2,根据等效平衡得出: 29.4+a=49.0,a=19.6。 ②设消耗CO2物质的量为xmol 根据放出的热量得出x= =0.6。 K= =2.1, v(H2)= =0.09mol·L-1·s-1。 ③用不同种物质表示反应速率达到平衡状态时,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于其化学计量数之比,消耗CO2和生成CH3OH是同一方向,故a不能作为达到平衡状态的标志;依据ρ=m/V,反应物和生成物都是气体,反应过程中气体的质量不变,条件是等温等容,V不变,故b不能作为达到化学平衡的标志;依据化学平衡状态的定义: 一定条件下,当各组分的浓度不再改变,此状态为化学平衡状态,故c能作为达到化学平衡状态的标志;M=m/n,m始终不变,根据反应方程式的化学计量数判断,随着反应的进行气体的物质的量减小,n是改变的,故d能作为达到化学平衡状态的标志;④此反应是放热反应,根据勒夏特列原理,降低温度,反应向正反应方向移动,氢气的转化率升高,故a不符合题意;充入更多的氢气,反应虽然向正反应方向移动,但氢气的转化率降低,故b符合题意;移除甲醇,减少生成物的浓度,反应向正反应方向移动,氢气的转化率增大,故c不符合题意;增大容器体积,组分浓度减小,平衡向逆反应方向移动,氢气的转化率减小,故d符合题意。 (2)①由题图Ⅰ可知,在相同压强下,T1温度下C的平衡转化率大于T2温度下的,而该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,C的平衡转化率增大,故T1>T2。 ②由图Ⅱ可知,随着X的物质的量的增多,C的转化率逐渐增大,其原因是随着X的物质的量的增多,容器容积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大。 15.(2017·河北保定一模)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。 其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。 因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。 请回答下列问题: (1)将一定量的某PM2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH-)。 常温下测得该试样的组成及其浓度如下表: 根据表中数据判断该试样的pH=__________。 (2)汽车尾气中NOx和CO的生成: 已知汽缸中生成NO的反应为: N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0。 恒温、恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是________。 A.混合气体的密度不再变化 B.混合气体的压强不再变化 C.N2、O2、NO的物质的量之比为112 D.氧气的转化率不再变化 (3)为减少SO2的排放,常采取的措施有: ①将煤转化为清洁气体燃料。 已知: H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1 C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1 写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: _________________。 ②洗涤含SO2的烟气。 下列可作为洗涤含SO2的烟气的洗涤剂的是________。 A.浓氨水 B.碳酸氢钠饱和溶液 C.FeCl2饱和溶液D.酸性CaCl2饱和溶液 (4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。 某研究性小组在实验室以Ag—ZS
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