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题型六化学反应速率与化学平衡1.80 时,在2 L密闭容器中充入0.40 mol N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g)H=+Q kJmol-1(Q0),获得如下数据:时间/s020406080100c(NO2)(molL-1)0.000.120.200.260.300.30下列判断正确的是()A.升高温度该反应的平衡常数K减小B.2040 s内,v(N2O4)=0.004 molL-1s-1C.反应达平衡时,吸收的热量为0.30Q kJD.100 s时再通入0.40 mol N2O4,达到新平衡时N2O4的转化率增大答案C解析该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数K增大,A错误。2040 s内,v(NO2)=ct=(0.20-0.12)molL-120 s=0.004 molL-1s-1,v(N2O4)=12v(NO2)=0.002 molL-1s-1,B错误。浓度不变时,说明反应已达平衡,此时,生成NO2 0.30 molL-12 L=0.60 mol,由热化学方程式可知,生成0.6 mol NO2吸收热量0.3Q kJ,C正确。100 s时再通入0.40 mol N2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率减小,D错误。2.某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,在不同的时间段,分别改变影响反应的一个条件,测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示:图1图2下列说法中正确的是()A.3040 min内该反应使用了催化剂B.化学方程式中的x=1,正反应为吸热反应C.30 min时降低温度,40 min时升高温度D.8 min前A的平均反应速率为0.08 molL-1min-1答案D解析由图1知,A、B的浓度变化相同,故A、B的化学计量数相同,都为1;由图2知,30 min时改变的条件为减小压强,40 min时改变的条件为升高温度,且升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,A、B、C错误。8 min前A的平均反应速率为v(A)=(2.00-1.36)molL-18min=0.08 molL-1min-1,D正确。3.(2018四川绵阳模拟)在一定温度下,将等量的气体Z分别通入起始容积相同的密闭容器和中,使其发生反应,t0时容器中达到化学平衡,X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是()A.该反应的化学方程式为3X+2Y2ZB.若两容器中均达到平衡时,两容器的体积V()V(),则容器达到平衡所需时间小于t0C.若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,则Y为固体或液体D.若达平衡后,对容器升高温度时,其体积增大,说明Z发生的反应为吸热反应答案C解析根据图像可知,Z是反应物,X、Y是生成物,达到平衡后,生成1.8 mol X和1.2 mol Y,消耗1.8 mol Z,则化学方程式为3Z3X+2Y,A错误;反应的化学方程式为3Z3X+2Y,若两容器中均达到平衡时,两容器的体积V()V(),则容器达到平衡时体积增大,压强比中小,达到平衡所需时间大于t0,B错误;若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,说明达到相同的平衡,即平衡不受压强变化的影响,即反应前后气体体积不变,所以Y为固体或液体,C正确;容器是恒压容器,若达平衡后,升高温度其体积增大,由于气体热胀冷缩,故不能说明平衡正向移动,Z发生的反应不一定为吸热反应,D错误。4.利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)H=-99 kJmol-1。某温度下该反应的平衡常数K=3.33。反应过程的能量变化如图1所示。图1(1)图1中H= kJmol-1;该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中A点降低,原因是。(2)该温度下,向100 L的恒容密闭容器中,充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g),则反应开始时v(正)v(逆)(填“”或“=”)。图2(3)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。图2表示L一定时,SO2(g)的平衡转化率随X的变化关系。则X代表的物理量是;L1、L2的大小关系为L1L2(填“”或“=”)。答案(1)-198催化剂改变了反应历程,使活化能E降低(2)(3)温度解析(1)图像分析可知2 mol SO2与氧气全部反应,反应焓变H=-99 kJmol-12=-198 kJmol-1;加入催化剂改变了反应的途径,降低反应所需的活化能。(2)该温度下,向100 L的恒容密闭容器中,充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g),浓度分别是0.03 molL-1、0.16 molL-1、0.03 molL-1,浓度商Qc=c(SO3)c(SO2)c12(O2)=2.5v(逆)。(3)由图可知,X越大,转化率越低,该反应正反应为气体体积减小的放热反应,如果增大压强,二氧化硫的转化率大,所以X表示温度,温度升高,转化率下降,平衡逆向移动,增大压强,转化率变大,所以L1L2。5.二氧化碳的利用具有十分重要的意义,科学家有以下几个设想。(1)用太阳能将CO2转化成O2和C(s,石墨烯),其设想如下:Fe3O4中Fe的化合价是+2价和价;重整系统发生反应的化学方程式为。(2)二氧化碳与氢气在催化剂作用下可制取低碳烯烃。在一密闭容器中分别投入1 mol CO2、3 mol H2,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)H;在不同温度下,用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如图所示。其他条件不变,起始时若按1 mol CO2、2 mol H2进行投料,CO2转化率将(填“增大”“减小”或“不变”);H0(填“”“”“”或“不能确定”)。(3)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)。已知:NH3H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)H1=a kJmol-1CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)H2=b kJmol-1H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l)H3=c kJmol-1则利用NH3H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为;已知常温下相关数据如表:Kb(NH3H2O)210-5Ka1(H2CO3)410-7Ka2(H2CO3)410-11则反应NH4+HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的平衡常数K=。答案(1)+36FeO+CO22Fe3O4+C(s,石墨烯)(2)减小(3)NH3H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq)H=(a+b+c) kJmol-11.2510-3解析(1)四氧化三铁中铁元素以+2、+3价存在。根据原理,重整系统中加入FeO和CO2,生成石墨烯和Fe3O4,配平即可。(2)现在通入1 mol CO2和2 mol H2,相当于在原来的基础上减少了氢气的量,平衡向逆反应方向进行,CO2转化率减小。随着温度升高,氢气的物质的量增大,说明平衡向逆反应方向进行,正反应为放热反应,H”“”或“=”)。答案(1)0.075(2)75%(3)5.33(4)AD(5)解析(1)利用“三段式”法列式计算CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(molL-1)1300变化(molL-1)0.752.250.750.75平衡(molL-1)0.250.750.750.75v(CO2)=0.75molL-110min=0.075 molL-1min-1。(2)氢气的转化率=2.253100%=75%。(3)K=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)=0.750.750.250.753=5.33。(4)要使n(CH3OH)n(CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动。将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,A正确。充入He(g),使体系压强增大,但平衡不移动,n(CH3OH)n(CO2)不变,B错误。因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则n(CH3OH)n(CO2)减小,C错误。再充入1 mol H2,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,则n(CH3OH)n(CO2)增大,D正确。(5)向容器中再加入一定量CO2,c(CO2)增大,平衡虽向右移动,但浓度增大的结果不变,故c1”“=”或“T2T3B.正反应速率:v(a)v(c),v(b)v(d)C.平衡常数:K(a)K(c),K(b)=K(d)答案.(1)2c-a(2)CD.(1)吸热(2)K1K2(3)(4)C解析.(1)根据盖斯定律,2-得2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H4=(2c-a) kJmol-1。(2)单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO,都是正反应,不能说明达到平衡状态,A错误。密度=总质量体积,总质量一定,容积一定,密度不变,故混合气体的密度保持不变不能说明达到平衡状态,B错误。NO2气体为红棕色,混合气体颜色不变,即c(NO2)不变,说明达到平衡状态,C正确。在恒温恒压的容器中,NO的体积分数保持不变,能说明达到平衡状态,D正确。.(1)反应的平衡常数随温度升高增大,说明升高温度平衡正向移动,正反应是吸热反应。(2)反应+得到反应,可得平衡常数K3=K1K2;(3)500 时,测得反应在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.8 molL-1、0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.15 molL-1,Q=0.30.150.830.1=0.88v(逆)。(4)根据反应中温度与K的关系知该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,CO的转化率减小,所以T3T2T1,A错误。反应速率v(c)v(a),v(b)v(d),B错误。温度越高,平衡常数越小,压强对平衡常数无影响,所以K(a)K(c),K(b)=K(d),C正确。
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