资源描述
专题05 化学平衡计算1在温度、容积相同的3个密闭容器中，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的有关数据如下：已知容器甲乙丙反应物的投入量、的浓度反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系的压强反应物的转化率下列说法正确的是A. B. C. D. 【答案】B【解析】分析：甲容器内的平衡与乙容器内平衡是等效平衡, 所以平衡时NH3的浓度相等，即c1=c2，丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，相当于增大压强，平衡正移，所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍，即c32c2，即c32c1，2P2P3，所以详解：A.甲容器内的平衡与乙容器内平衡是等效平衡, 所以平衡时NH3的浓度相等，即c1=c2，丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，相当于增大压强，平衡正移，所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍，即c32c2，即c32c1，A错误；B.乙中开始投入2molNH3，则甲与乙是等效的，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故a+b=92.4，B正确；C.丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，反应起始时2P2=P3，由于合成氨的反应是气体体积减小的反应，故2P2P3，C错误；D.丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，相当于增大压强，平衡向右移动，所以丙中氨的转化率比乙小，因为，所以，D错误。本题选B .2一定温度下在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中发生反应：NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。投入NO2和SO2，起始浓度如下表所示，其中甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50，下列说法正确的是起始浓度甲乙丙c(NO2)/(molL-1)0.100.200.20c(SO2)/(molL-1)0.100.100.20A. 容器甲中的反应在前2min的平均速率v(NO)=0.05molL-1min-1B. 容器乙中若起始时改充0.10molL-1NO2和0.20molL-1SO2，达到平时c(NO)与原平衡相同C. 达到平衡时，容器丙中SO3的体积分数是容器甲中SO3的体积分数的2倍D. 达到平衡时，容器乙中NO2的转化率和容器丙中NO2的转化率相同【答案】B【解析】分析：甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，其平衡浓度为0.05mol/L，NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）开始（mol/L）：0.1 0.1 0 0转化（mol/L）：0.05 0.05 0.05 0.05平衡（mol/L）：0.05 0.05 0.05 0.05故该温度下平衡常数K=，各容器内温度相同，平衡常数均相同。A根据v=计算； B. 据平衡常数的计算式推断；C该反应为反应前后气体的物质的量不变的反应，容器丙中SO3的体积分数和容器甲中SO3的体积分数相等；D. 单纯的增大某一种物质的浓度，这种物质的转化率一定降低，因此达到平衡时，容器乙中NO2的转化率小于容器丙中NO2的转化率.详解：A容器甲中的反应在前2min ,NO的平均速率v(NO)=0.025molL-1min-1，故A错误；B. 令平衡时NO的浓度为ymol/L， NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)开始（mol/L）： 0.1 0.2 0 0转化（mol/L）： y y y y平衡（mol/L）： 0.1-y 0.2-y y y则，只要二氧化氮和二氧化硫的浓度分别是0.1mol/L和0.2mol/L，平衡时NO的浓度就相同，故B正确；C.该反应为反应前后气体压强不变的反应，容器丙的反应物的起始浓度是容器甲的2倍，平衡不移动，因此容器丙中SO3的体积分数和容器甲中SO3的体积分数相等，故C错误；D.起始浓度容器乙中的NO2是器甲的2倍，而SO2的起始浓度一样，单纯的增大某一种物质的浓度，这种物质的转化率一定降低，因此达到平衡时，容器乙中NO2的转化率小于容器丙中NO2的转化率，故D错误；答案选B.3在恒温恒压下，向密闭容器中充入4molSO2和2molO2，发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。2min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4mol，同时放出热量QkJ，则下列分析正确的是()A. 在该条件下，反应前后的压强之比为65.3B. 若反应开始时容器容积为2L，则v(SO3)0.35molL1min1C. 若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应，平衡后n(SO3)1.4molD. 若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应，达平衡时放出热量小于QkJ【答案】D【解析】分析：A、根据反应在恒温恒压条件下进行分析；B、根据化学反应速率的概念分析计算；C、绝热条件温度升高平衡逆向进行；D、恒温恒容条件反应过程中,压强减小。详解:A、反应在恒温恒压条件下进行，应前后的压强之比为1:1，故A错误；B、若容器体积不变, v(SO3)=0.35molL1min1，但反应是在恒温恒压条件进行，反应达到平衡时，容器体积小于2L,相等于增大体系压强，化学反应速率增大，所以v(SO3)0.35molL1min1，故B错误；C、若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应，由于该反应的正反应是放热反应，绝热温度升高,平衡逆向进行，平衡后n(SO3)0D. T1时，容器中达到平衡后再充入NO、H2O(g）各210-4mol，则反应将向逆反应方向进行【答案】D【解析】分析：结合反应速率表达式结合表中有关数据、外界条件对平衡状态的影响分析解答。详解：A、反应、相比较，NO的浓度不变，中氢气浓度是的2倍，反应速率是的2倍，所以n=1；反应、相比较，氢气的浓度不变，中NO浓度是的2倍，反应速率是的4倍，所以m=2，A错误；B、恒温恒容下，体系的压强比等于气体的物质的量的比，对于反应有：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)起始浓度（mol/L） 0.006 0.002 0 0起始浓度（mol/L） x x x/2 x/2起始浓度（mol/L） 0.006-x 0.002-x x/2 x/2对于反应有2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)起始浓度（mol/L） 0.002 0.006 0 0起始浓度（mol/L） y y y/2 y/2起始浓度（mol/L） 0.002-y 0.006-y y/2 y/2两个反应的平衡常数必然相等，列出其平衡常数计算式，两个反应的K值相等，一定得到x=y。则达到达平衡时两个反应体系的气体总物质的量相等，所以压强相等，B错误；C、温度不变的前提下，从反应变为反应，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡的时候c(N2)应该大于210-4mol/L，此时的c(H2O)应该大于410-4mol/L；但是，实际升高温度以后实验达平衡时c(H2O)=3.810-4mol/L410-4mol/L，说明升高温度的时候，平衡一定逆向移动了，所以该反应为放热反应，焓变小于0，C错误；D、增大生成物浓度，平衡一定逆向移动，所以充入NO、H2O(g）各210-4mol，则反应将向逆反应方向进行，D正确。答案选D。7温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)相关数据如下表所示。下列说法错误的是（ ）容器编号物质的起始浓度(molL-1)物质的平衡浓度(molL-1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)0.6000.20.30.50.200.50.35A. 容器中发生反应的平衡常数为0.8 B. 容器中发生反应的起始阶段有v正v逆C. 达到平衡时，容器中1 D. 达到平衡时，容器与容器中的总压强之比为1617【答案】D【解析】容器中，根据2NO2(g)2NO(g)+O2(g)反应可知，达到平衡后c(O2)= 0.2 molL-1，则生成c(NO)=0.4 molL-1，剩余c(NO2)=0.6-0.4=0.2 molL-1，反应的平衡常数= c(O2)c2(NO)/ c2(NO2)= 0.20.42/0.22=0.8，A正确；容器中发生反应与容器中发生反应温度均为T1，所以反应的平衡常数相等； 容器中发生反应的QC= c(O2)c2(NO)/c2(NO2)=0.20.52/0.32=0.57v逆，B正确；温度相同时，平衡平衡常数不变，容器中消耗氧气为xmol,消耗一氧化氮为2xmol，生成二氧化氮为2xmol，反应达平衡时，剩余氧气(0.35-x)mol, 剩余一氧化氮（0.5-2x）mol，根据平衡常数= c(O2)c2(NO)/c2(NO2)= (0.35-x)（0.5-2x）2/（2x）2=0.8，x=0.09mol，所以达到平衡时，容器中=（0.35-0.09/(20.09)1, C正确；根据以上分析可知，达到平衡时，容器中剩余物质的总量为0.2+0.2+0.4=0.8 mol，容器中剩余物质的总量为20.09+0.35-0.09+0.5-20.09=0.74 mol，压强之比与气体的物质的量成正比，因此达到平衡时，容器与容器中的总压强之比为0.8：0.74=40:371617，D错误；正确选项D。8温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应: 2NO2(g)2NO(g)+O2(g) (正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗= 2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是容器编号物质的起始浓度（molL1）物质的平衡浓度（molL1）c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)0.6000.20.30.50.200.50.35A. 设k为该反应的化学平衡常数，则有k=k逆:k正B. 达平衡时，容器与容器中的总压强之比为2017C. 容器中起始平衡正向移动，达平衡时，容器中NO2的转化率比容器中的小D. 若改变温度为T2,且T2T1,则k正:k逆0.8【答案】C【解析】平衡时，正、逆反应速率相等，则有，所以K=c2(NO)c(O2)/c2(NO2)= k正/ k逆；A错误；根据反应方程式和容器中的平衡浓度可知：平衡时，c(NO)=0.4 molL1，c(NO2)=0.2 molL1，则温度下，该反应的平衡常数；容器中浓度商QC=0.20.52/0.32=0.568,所以容器中NO2的转化率小于2/3，即容器中起始平衡正向移动，达平衡时，容器中NO2的转化率比容器中的小，C正确；由于该反应正反应是吸热反应，温度，所以时平衡常数增大，则k正:k逆0.8；正确选项C。9一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中，充入一定量的A和B分别发生下列反应：3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)+E(s)，下列说法正确的是 容器编号温度/起始物质的量/mol平衡物质的量/molABAB容器300310.8容器30062容器240310.4A. 该反应正反应为吸热反应B. 反应达到平衡后加入2molE，A的转化率减小C. 容器达到平衡时B的转化率比容器I大D. 240 时，该反应的平衡常数K1.25【答案】CD【解析】分析：容器、容器 在相同温度下反应,容器 浓度较大,压强较大,由方程式可以知道增大压强平衡正向移动,容器II反应温度较低,达到平衡时B的物质的量比容器I少,说明降低温度,平衡正向移动,则正反应为放热反应,以此解答该题。详解:A.容器I 和容器III 比较可以知道,起始量相同,平衡量 中B的物质的量大于容器III中B的物质的量,说明温度越低平衡正向进行,正反应为放热反应,该反应正反应为放热反应,故A错误;B.反应达到平衡后加入2molE，E为固体，改变E的量不影响平衡，A的转化率不变,故B错误;C.容器、容器II在相同温度下反应,容器II浓度较大,压强较大,由方程式可以知道增大压强平衡正向移动,所以容器II达到平衡时B的转化率比容器I大，故C正确；D.由表格中数据可以知道, 3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)+E(s)起始量(mol/L) 3 100变化量(mol/L)1.8 0.6 1.2 0.6平衡量(mol/L)1.20.4 1.2 0.6K=1.25，所以D选项是正确的;所以CD选项是正确的。10汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。一定温度下，在三个体积均为1.0L恒容密闭容器中发生上述反应，测得有关实验数据如下：容器温度/（）起始物质的量（mol)平衡物质的量（mol)NOCON2CO2N2CO2I4000.20.2000.12II4000.40.400III300000.10.20.075下列说法正确是A. 容器I中达到平衡所需时间2s，则v(N2)=0.06 molL-1s-1B. 该反应的S0、H2c(CO，容器I)D. 若起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，开始时V正V逆【答案】BD【解析】分析：由表格中数据，400时I中， 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)开始物质的量（mol） 0.2 0.2 0 0转化物质的量（mol）0.12 0.12 0.060.12平衡物质的量（mol）0.08 0.08 0.06 0.12K=21.09,以此解答。详解: A. 容器I中达到平衡所需时间2s,则v(N2)=0.03 molL-1s-1,故A错误；B.该反应为气体体积减小的反应,则S0，I与III比较,III极限转化为反应物时,起始量相同,温度低时N2的平衡浓度大,可以知道降低温度平衡正向移动，正反应为放热反应，即H0，所以B选项是正确的；C.I与II比较,温度相同、起始量为2倍关系,但II中压强大、平衡正向移动，则达到平衡时,体系中关系: c(CO，容器II)2c(CO，容器I),故C错误；D.起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，QC=10V逆，所以D选项是正确的。所以BD选项是正确的。11在三个容积均为1L的恒温恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应3CO(g)+3H2(g)(CH3)2O(g)+CO2(g)(不发生其他反应)，CO的平衡转化率与温度和压强的关系加下图所示。容器起始物质的量/mol平衡转化率COH2(CH3)2OCO2CO0.30.30050%0.30.300.1000.20.4下列说法正确的是（ ）A. 该反应的Hp2B. 达到平衡时，容器中CO的平衡转化率大于50%C. 达到平衡时，容器与容器的总压强之比小于45D. 达到平衡时，容器中n(CH3)2O是容器中的2倍【答案】AC【解析】A. 由图可知，升高温度CO的转化率降低则平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，Hp2，选项A正确；B. 容器相当于加入了部分二氧化碳，平衡逆向移动，CO的转化率降低，故达到平衡时，容器中CO的平衡转化率小于50%，选项B错误；C. 达到平衡时，容器中总物质的量为0.15+0.15+0.05+0.05=0.4mol，容器的总物质的量小于0.15+0.15+0.05+0.05+0.1=0.5mol，故总压强之比小于45，选项C正确；D. 若恒压则为等效平衡，达到平衡时，容器中n(CH3)2O是容器中的2倍，但恒容情况下相当于容器为增大压强平衡向气体体积缩小的正方向移动，n(CH3)2O增多，则容器中n(CH3)2O大于容器中的2倍，选项D错误；答案选AC。12一定温度下，在三个容积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)H0。下列说法正确的是容器编号温度/K物质的起始浓度/mol/L物质的平衡浓度/mol/Lc(CH3OH)c(CO)c(CH3COOH)c(CH3COOH)I5300.500.5000.40II5300.200.200.40III510000.50A. 达平衡时，容器I与容器II中的总压强之比为3:4B. 达平衡时，容器II中比容器I中的大C. 达平衡时，容器中的正反应速率比容器I中的大D. 达平衡时，容器I中CH3OH转化率与容器III中CH3COOH转化率之和小于1【答案】BD【解析】分析：根据CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)可知，容器I中起始量与容器等效，但温度不同；容器II中的起始量为相同条件容器I中的1.2倍，再结合等效平衡和平衡的移动判断两容器中气体的物质的量之间的关系。详解：A根据CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)可知容器II中的起始量为相同条件容器I中的1.2倍，相当于增大压强的结果，增大压强，平衡正向移动，容器I中平衡时浓度之和为0.4+0.1+0.1=0.6 mol/L，因此达平衡时，容器II中平衡时浓度之和小于0.6 mol/L1.2=0.72 mol/L，容器I与容器II中的总压强之比大于0.6:0.72=5:63:4，故A错误；B根据CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)可知容器II中的起始量为相同条件容器I中的1.2倍，相当于增大压强的结果，增大压强，平衡正向移动，则增大，故B正确；C根据CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)可知，容器I中起始量与容器等效，但容器中的温度低，温度越低，反应速率越慢，因此达平衡时，容器中的正反应速率比容器I中的小，故C错误；D. 根据CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)可知，容器I中起始量与容器等效；该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，CH3COOH的转化率减小，因此达平衡时，容器I中CH3OH转化率与容器III中CH3COOH转化率之和小于1，故D正确；故选BD。13在3个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：SO2(g)2NO(g)2NO2(g)S(s)。改变容器I的反应温度，平衡时c( NO2)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是A. 该反应的H0B. T1时，该反应的平衡常数为C. 容器与容器均在T1时达到平衡，总压强之比小于1:2D. 若T2T1，达到平衡时，容器中NO的体积分数小于40%【答案】AD【解析】A. 根据图像，升高温度，c( NO2)减小，说明平衡逆向移动，因此正反应为放热反应，H0，故A正确；B. T1时，平衡是c( NO2)=0.2 mol/L，SO2(g)2NO(g)2NO2(g)S(s)起始(mol/L) 0.5 0.6 0 0反应(mol/L) 0.1 0.2 0.2 平衡(mol/L) 0.4 0.4 0.2 该反应的平衡常数K=，故B错误；C. T1时，容器I平衡时气体的物质的量为0.4+0.4+0.2=1.0mol，容器中Qc=0.5，说明反应正向移动，气体的物质的量小于0.5+1+0.5=2.0mol，因此达到平衡，总压强之比大于1:2，故C错误；D.根据上述分析，T1时，平衡时容器I中NO的体积分数为100%=40%；容器I相当于起始时加入0.2mol二氧化氮和0.6mol二氧化氮，容器相当于起始时加入0.4mol二氧化硫和1.2mol一氧化氮，容器相当于容器I缩小体积的结果，根据方程式，增大压强，平衡正向移动，一氧化氮的物质的量减少，因此平衡时容器中NO的体积分数小于40%，若T20D. T1时，容器中达到平衡后再充入NO、H2O(g）各210-4mol，则反应将向逆反应方向进行【答案】AD【解析】反应、相比较，NO的浓度不变，中氢气浓度是的2倍，反应速率是的2倍，所以n=1；反应、相比较，氢气的浓度不变，中NO浓度是的2倍，反应速率是的4倍，所以m=2；选项A正确。恒温恒容下，体系的压强比等于气体的物质的量的比，对于反应有：2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)起始： 6 2 0 0反应： x x x/2 x/2平衡： 6-x 2-x x/2 x/2 对于反应有：2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)起始： 2 6 0 0反应： y y y/2 y/2平衡： 2-y 6-y y/2 y/2 （以上单位都是10-3mol/L）两个反应的平衡常数必然相等，列出其平衡常数计算式，两个反应的K值相等，一定得到x=y。则得到达平衡时两个反应体系的气体总物质的量相等，所以压强相等，选项B错误。温度不变的前提下，从反应变为反应，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡的时候c(N2)应该大于210-4mol/L，此时的c(H2O)应该大于410-4mol/L；但是，实际升高温度以后实验达平衡时c(H2O)= 3.810-4mol/L410-4mol/L，说明升高温度的时候，平衡一定逆向移动了，所以该反应为放热反应，焓变小于0，选项C错误。增大生成物浓度，平衡一定逆向移动，所以充入NO、H2O(g）各210-4mol，则反应将向逆反应方向进行，选项D正确。15研究和深度开发CO、CO2的应用对建生态文明社会具有重要的意义。（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) H1=+489.0kJmol-1，C(s)+CO2(g)=2CO(g) H2=+172.5kJmol-1则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为_。（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式：_。（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。线、对应的平衡常数大小关系为KI_K（填“”或“=”或“”）。一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。容器甲乙反应物投入量1mol CO2、3mol H2a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c molH2O(g)若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为_。（4）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2(g)转化为CH4和O2，紫外光照射时，在不同催化剂（、）作用下，CH4产量随光照时间的变化见图2。在015小时内，CH4的平均生成速率I、和从大到小的顺序为_（填序号）（5）一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2molL-1的KOH溶液。请写出加入（通入）b物质一极的电极反应式_；每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_。（6）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将amol/L的醋酸与bmol/LBa(OH)2溶液等体积混合后，溶液中:2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为_。【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H= -28.5kJmol-1 CO+4OH-2e-=CO32-+2H2O 0.4I O2+4e-+2H2O=4OH- 1.2NA或1.2mol 【解析】分析：(1)根据盖斯定律，由已知热化学方乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数并进行相应的加减，据此计算；(2)CO燃料电池中，负极上是CO发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，据此书写电极反应式；(3)比的甲醇的物质的量少，根据K=分析判断；根据平衡三部曲求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围；(4)相同时间甲烷的物质的量的变化量越大，表明平均速率越大，相同时间甲烷的物质的量的变化量越小，平均反应速率越小，据此分析解答；(5)根据电子移动的分析判断出正负极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，正极上氧气得到电子发生还原反应；根据电子与甲醇的物质的量关系计算；(6)通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，根据醋酸电离平衡常数K=计算。详解：(1)Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)H1=+489.0kJ/mol；C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)H2=+172.5kJ/mol；由-3，得到热化学方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)H=-28.5kJ/mol，故答案为：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)H=-28.5kJ/mol；(2)CO燃料电池中，负极上是CO发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CO+4OH-2e-=CO32-+2H2O，正极上是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：CO+4OH-2e-=CO32-+2H2O；(3)平衡时，比的甲醇的物质的量少，则二氧化碳和氢气的物质的量越多，根据K=知，平衡常数越小，故KK，故答案为：； CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)初始(mol) 1 3 0 0平衡(mol) 1-x 3-3x x x甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即=0.8，解得x=0.4mol，依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：0.4n(c)1mol，故答案为：0.4n(c)1mol；(4)由图2可知，在015h内，甲烷的物质的量变化量为n()n()n()，故在015h内，CH4的平均生成速率v()v()v()；故答案为：IIIIII；(5)根据图示可知，电子由a电极经导线流向b电极，因此a为负极，b为正极，该电池负极是甲醇失电子生成碳酸钾，正极上是空气中的氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；每消耗6.4g 甲醇的物质的量=0.2mol，反应中甲醇中的碳元素由-2价变成+4价，转移电子的物质的量为1.2mol，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；1.2mol或1.2NA；(6)通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数K=，故答案为：。16（题文）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：（1）反应：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应：S(s)+O2(g)SO2(g) H3=297 kJmol1反应的热化学方程式：_。（2）对反应，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2_p 1（填“”或“”），得出该结论的理由是_。（3）I可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。iSO2+4I+4H+S+2I2+2H2OiiI2+2H2O+_+_+2 I（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）序号ABCD试剂组成0.4 molL1 KIa molL1 KI0.2 molL1 H2SO40.2 molL1 H2SO40.2 molL1 KI0.0002 mol I2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快B是A的对比实验，则a=_。比较A、B、C，可得出的结论是_。实验表明，SO2的歧化反应速率DA，结合i、ii反应速率解释原因：_。【答案】 3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4 的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快【解析】分析：（1）应用盖斯定律结合反应II分析。（2）采用“定一议二”法，根据温度相同时，压强与H2SO4物质的量分数判断。（3）依据催化剂在反应前后质量和化学性质不变，反应i+反应ii消去I-得总反应。（4）用控制变量法对比分析。详解：（1）根据过程，反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律，反应I+反应III得，2H2SO4（l）+S（s）=3SO2（g）+2H2O（g）H=H1+H3=（+551kJ/mol）+（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反应II的热化学方程式为3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）H=-254kJ/mol。（2）在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，可见温度相同时，p2时H2SO4物质的量分数大于p1时；反应II是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大；则p2p1。（3）反应II的总反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S，I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，（总反应-反应i）2得，反应ii的离子方程式为I2+2H2O+SO2=4H+SO42-+2I-。（4）B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2mol/LH2SO4，A与B中KI浓度应相等，则a=0.4。对比A与B，加入H+可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C，单独H+不能催化SO2的歧化反应；比较A、B、C，可得出的结论是：I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率。对比D和A，D中加入KI的浓度小于A，D中多加了I2，反应i消耗H+和I-，反应ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率DA，由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H+使c（H+）增大，从而反应i加快。17硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)已知25时:O2(g)+S(s)=SO2(g)H=一akJ/molO2(g)+2SO2(g)2S03(g)H=-bkJ/mol写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式:_。(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应，回答下列相关问题:甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_。在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。则P1与P2的大小关系是P2_P1(“”“”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为_(用K、Kg、K。和“”或“=”表示)。(3)常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2Ka2=1.0210-7。将SO2通入水中反应生成H2SO3。试计算常温下H2SO32H+S032-的平衡常数K=_。(结果保留小数点后两位数字)浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中，=_。(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液，充分反应后(忽略溶液体积变化)，溶液中c(Ca2+)=_。(已知，常温下Ksp(CaSO3)=1.2810-9)【答案】 SO3(g) O2(g) + S(s) H=+(a+) kJmol-1 0.75mol(Lmin)-1； KB KA =Kc 1.5810-9 或1.5 2.5610-8mol. L-1【解析】(1)已知：O2(g)+S(s)SO2(g)H1=akJ/mol，O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)H2=bkJ/mol，所求反应方程式为：2SO3(g)3O2(g)+2S(s)，该反应可由(2+)得到，根据盖斯定律，反应的焓变为H=(2H1+H2)=(2a+b)kJ/mol，故答案为：2SO3(g)3O2(g)+2S(s) H=(2a+b)kJ/mol；(2)SO2催化氧化生成SO3的反应方程式为：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，SO2是反应物，随着反应的进行，浓度降低，SO3是生成物，随着反应的进行，浓度升高，根据图象，下降的是SO2，反应从开始到平衡，经历的时间为t=10min，SO2的物质的量浓度改变量为9.01.5=7.5mol/L，根据反应关系，O2的物质的量浓度改变量为c=7.5mol/L2=3.75mol/L，则用O2表示的平均反应速率为v(O2)=c/t=3.75mol/L/10min=0.375mol/(Lmin)，故答案为：0.375mol/(Lmin)；反应方程式为：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，随着反应的进行，气体分子数减小，体系压强降低，结合图象采用控制变量法分析，当温度相同时，增大体系压强，有利于化学反应平衡向正反应方向移动，反应物的转化率升高，因此增大压强，可以增大O2的平衡转化率，则P1与P2的大小关系是P1P2，温度相同，化学平衡常数不改变，该反应的焓变小于0，因此反应是放热反应，降低温度有利于反应正向进行，则A. B.C三点的平衡常数大小关系为KA=KCKB，故答案为：KA=KCKB；(3)常温下H2SO32H+SO32的平衡常数K，根据多重平衡规则，反应的平衡常数K=c2(H+)c(SO32)/c(H2SO3)=Ka1Ka2=1.541021.02107=1.57109故答案为：1.57109；浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，对于Na2SO3溶液，根据物料守恒：c(Na+)=2c(SO32)+2(HSO3)+2(H2SO3)，对于NaHSO3溶液，根据物料守恒：c(Na+)=c(SO32)+(HSO3) +(H2SO3)，对于浓度相同的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，设混合溶液中有V1L Na2SO3、V2L NaHSO3，则混合溶液中，c(Na+)=(20.1V1+0.1V2)/V1+V2，c(SO32)+(HSO3)+(H2SO3)=(0.1V1+0.1V2)/(V1+V2)，因此混合溶液中，c(Na+)/c(SO23)+c(HSO3)+c(H2SO3)=3/2，故答案为：32；(4)1L 0.2mol/LNa2SO3溶液中加入0.1mol的CaCl2固体，充分反应后(忽略溶液体积变化)，反应生成CaSO3，溶液中起始时，c(Ca2+)=0.1mol/L，c(SO32)=0.2mol/L，发生反应为Ca2+SO32CaSO3，反应后，溶液中剩余c(SO32)=0.2mol/L0.1mol/L=0
展开阅读全文