湖北麻城一中人教版高中化学选修1-第2章简答题专项提高练习(提高培优)

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一、解答题
1.目前人们对环境保护、新能源开发很重视。

(1)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气中的氨氧化物NO x,可用CH4催化还原,消除氮氧化物的污染。

①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-860.0 kJ·mol-1
②2NO2(g)⇌N2O4(g) △H=-66.9 kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2、H2O(g)和CO2的热化学方程式:_______。

(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)⇌N2(g)+CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)的容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min04080120160
n(NO)(甲容器,400℃)/mol 2.00 1.50 1.100.600.60
n(NO)(乙容器,400℃)/mol 1.000.800.650.530.45
n(NO)(丙容器,T℃)/mol 2.00 1.000.500.500.50
①该正反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应。

②乙容器在200 min达到平衡状态,则0~200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_______。

(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)⇌N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:K c(A)_______(填“>”“<”或“=”)K c(B)。

②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是_______(填“A”、“B”或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数K p(C)=_______(K p是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

答案:CH4(g)+ N2O4(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-793.1kJ/mol吸热0.0035mol/(L∙min) =B4MPa
【详解】
(1)根据盖斯定律,①-②可得CH4(g)+ N2O4(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),则∆H=-860.0 kJ·mol-1+66.9 kJ·mol-1=-793.1kJ/mol;
(2)①根据表中数据,T ℃与400℃时,初始量及容器的体积相同,温度不同,T ℃达到平衡所用的时间变短,则T ℃大于400℃,升高温度,NO 的含量减小,平衡正向移动,故正反应为吸热反应;
②该反应为气体不变的反应,增大压强平衡不移动,容器乙的初始量为容器甲的一半,则
达到平衡时,NO 的含量为0.30mol ,v(NO)=
1.00mol 0.30mol
1L 200min
-⨯=0.0035mol/(L∙min);
(3)①A 、B 两点的温度未变,则浓度平衡常数关系相等;
②该反应为气体增大的反应,增大压强平衡逆向移动,则B 点NO 2的转化率最低; ③C 点时,
()()()()()()()
2222NO g +2C s N g +2CO g 100x 0.5x x 1-x
0.5x
x
mol mol mol 起始转化平衡
根据图像可知,1-x=x ,则x=0.5mol ,平衡时总物质的量为1.25mol ,则
K p(C)=2
2
0.50.25
20MPa 20MPa 1.25 1.250.520MPa 1.25⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫
⨯ ⎪⎝⎭
=4MPa 。

2.节能减排CO 2建设友好型社会的必然选择。

(1)CO 2可与H 2生成CH 4:CO 2(g)+4H 2(g)
CH 4(g)+2H 2O(g)。

将原料气按
n(CO 2):n(H 2)=1mol :4mol 置于体积为2L 的密闭容器中发生反应,测得H 2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示,该反应的平衡常数K 随温度降低而___(填“增大”或“减小”)。

恒温条件下,反应经过5min 达到平衡,此时压强为初始的0.8倍,用H 2表示该阶段化学反应速率为___。

(2)在恒温(T>100℃)恒容装置中进行该反应,达到平衡状态的是___。

a.混合气体密度不再改变 b.混合气体压强不再改变 c.混合气体平均摩尔质量不再改变
d.n(CO 2):n(H 2)=1:2
(3)原料气CO 2可与H 2通过如下反应制备: ①C(s)+CO 2(g)
2CO(g)+akJ ②CO(g)+H 2O(g)
H 2(g)+CO 2(g)+bkJ
某反应的平衡常数表达式K=22c(CO)c(H )
c(H O)
,请写出此反应的热化学方程式___。

(4)CO 2还可与H 2生成CH 3OH ,CO 2(g)+3H 2(g)
CH 3OH(g)+H 2O(g)+Q 1。

下列措施
有利于提高合成CH 3OH 反应中CO 2的平衡转化率的是___。

a.使用催化剂 b.加压 c.增大初始投料比
22n(CO )
n(H )
某温度下该反应的K=450,向该温度下2L 的容器内分别投入0.2molH 2、0.6molCO 2、0.4molCH 3OH 和0.4molH 2O ,则反应向___方向进行(填“正”或“逆”)。

(4)上述反应存在副反应H 2(g)+CO 2(g)
CO(g)+H 2O(g)+Q 2,控制压强一定,CO 2和
H 2初始比一定,经过相同时间测得如下数据(反应未达平衡):
2数据表明,升高温度,CO 2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,可能的原因是:___。

答案:增大 0.2mol/(L∙min) bc C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g)+(a+b)kJ b 正 温度升高,主反应、副反应的反应速率均加快,但对副反应的反应速率的影响更大 【详解】
(1)根据图知,当反应达到平衡状态后,升高降低,水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,则生成物浓度增大、反应物浓度减小,所以化学平衡常数增大;恒温条件下,反应经过5min 达到平衡,设CO 2的转化量为xmol 则有:
()()()()()()
()2242CO g +4H g CH g +2H O g mol 140
mol x
4x x 2x
mol 1-x 4-4x x 2x
起始转化平衡
平衡时压强为初始的0.8倍,则1-x+4-4x+x+2x
1+4
=0.8,解得x=0.5,用H 2表示该阶段化学
反应速率为
0.5mol 4
5min 2L
⨯⨯=0.2 mol/(L∙min),故答案为:增大;0.2 mol/(L∙min);
(2)a. 反应前后质量和体积一直不变,所以密度一直不变,不能判断平衡,故a 错误; b. 该反应是气体体积减小的反应,反应过程中温度不变,混合气体的总物质的量减小,压强减小,当压强不变时,说明反应达平衡状态,故b 正确;
c. 反应前后质量不变,但物质的量在变,所以平均摩尔质量保持不变,说明反应达平衡状
态,故c 正确;
d. 原料气按n(CO 2):n(H 2)=1:4发生反应CO 2(g)+4H 2(g)⇌CH 4(g)+2H 2O(g),反应过程中始终保持n(CO 2):n(H 2)=1:4,不可能达到n(CO 2):n(H 2)=1:2,也无法判断反应是否达到平衡,故D 错误; 故选:bc ;
(3)某反应的平衡常数表达式K=
22c(CO)c(H )
c(H O)
,则该反应为:
C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g),已知①C(s)+CO 2(g)2CO(g) +akJ ;
②CO(g)+H 2O(g)
H 2(g)+CO 2(g) +bkJ ;由盖斯定律可知,①+②即可得到
C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g),此反应的热化学方程式为:C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g) +(a+b)kJ ;故答案为:C(s)+H 2O(g)=CO(g)+H 2(g) +(a+b)kJ ;
(4)a. 催化剂不改变反应进程,不能提高CO 2的平衡转化率,不选; b. CO 2(g)+3H 2(g)
CH 3OH(g)+H 2O(g)是气体体积减小的反应,加压平衡正向移动,可以
提高CO 2的平衡转化率,可选;
c. 增大初始投料比22n(CO )
n(H )
,相当于提高原料气中CO 2所占比例,平衡正向移动,但二氧
化碳转化率减小,不选; 故选b ;
某温度下该反应的K=450,向该温度下2L 的容器内分别投入0.2molH 2、0.6molCO 2、
0.4molCH 3OH 和0.4molH 2O ,则Q c =3
0.4mol 0.4mol
2L 2L 0.2mol 0.6mol 2L 2L ⨯⎛⎫⨯
⎪⎝⎭
=400
3<K ,则反应向正方向进行;故答案为:b ;正;
(4)温度升高,主反应、副反应的反应速率均加快,但对副反应的反应速率的影响更大 所以升高温度,CO 2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,故答案为:温度升高,主反应、副反应的反应速率均加快,但对副反应的反应速率的影响更大。

3.工业上有一种用CO 2来生产甲醇燃料的方法:CO 2(g)+3H 2(g)
CH 3OH(g)+H 2O(g);
ΔH=-49.0kJ/mol 。

某温度下,将6 molCO 2和8molH 2充入2L 的密闭容器中,测得H 2的物质的量随时间变化如图实线所示(实线)。

图中数据a(1,6)表示在1min 时H 2的物质的量是6mol 。

(1)第1分钟内H 2的平均反应速率是________,该反应的化学平衡常数表达式为K=______。

(2)下列时间段平均反应速率最大的是_______(填字母)。

A .0~1min B .1~3min C .3~8min D .8~11min
(3)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H 2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。

曲线I 对应的实验条件改变是_______,曲线Ⅱ对应的实验条件改变的是______。

(4)若最初是将1molCO 2和3molH 2充入该容器中,充分反应达到平衡后,若CO 2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为______(用α表示)。

(5)已知2CH 3OH(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+4H 2O(g) ΔH 1=-386kJ/mol ,又知H 2O(l)=H 2O(g) ΔH 2=+44kJ/mol ,请写出表示CH 3OH(g)燃烧热的热化学方程式______。

答案:1mol·
L -1·min -1 K=32322c(CH OH)c(H O)
c(CO )c (H )
A 升温 增大压强或增大CO 2浓度 (2-α)/2 CH 3OH(g)+3/2O 2(g) =CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH=-281 kJ/mol 解析:(1)依据v=
c
t
∆∆ 计算;; (2)根据曲线的斜率判断,斜率越大,说明在单位时间内反应物的变化率越大,反应速率越大,也可分别计算不同时间内的反应速率大小来进行比较;
(3)从虚线变化判断达到平衡时反应物的转化的物质的量来分析,曲线I 反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,曲线Ⅲ反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,平衡正向移动,应是增大压强或者增大二氧化碳的浓度;
(4)结合化学平衡三段式列式计算,气体压强之比等于气体物质的量之比计算得到; (5)根据盖斯定律进行计算。

【详解】
(1) 第1分钟内H 2的平均反应速率是8mol-6mol
2L
1min
=1mol·L -1·min -1,该反应的化学平衡常数表达式为K=32322c(CH OH)c(H O)
c(CO )c (H )

(2)由图可知:
A. 0∼1min 内氢气的变化量为8mol−6mol=2mol ;
B.1∼3min 内氢气的变化量为6mol−3mol=3mol ,平均1min 变化量为1.5mol ;
C.3∼8min 内氢气的变化量为3mol−2mol=1mol ,平均1min 变化量为0.2mol ;
D. 8∼11min 达平衡状态,氢气的物质的量不再变化, 故0∼1min 速率增大, 故答案为:A ;
(3)曲线I 反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,不利于氢气的转化,故曲线I 是升高温度;曲线Ⅲ反应速率增大,
转化的氢气的物质的量多,因增大压强平衡正向移动,故曲线Ⅱ对应的是增大压强或者增大二氧化碳的浓度;
故答案为:升高温度;增大压强或增大CO 2浓度;
(4)将1molCO 2和3molH 2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO 2的转化率为a ,
()()
()()
2232CO g +3H g CH OH g +H O g mol 1300mol a 3a a a mol 1a
33a
a
a
--起始量()转化量()平衡量()
容器内的压强与起始压强之比等于物质的量之比=
4-2a 4
=2-a
2 ; (5) I :2CH 3OH(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+4H 2O(g) ΔH 1=-386kJ/mol ,Ⅱ:H 2O(l)=H 2O(g) ΔH 2=+44kJ/mol ,
有I÷
2-Ⅱ×2得CH 3OH(g)燃烧热的热化学方程式: CH 3OH(g)+3/2O 2(g) =CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH=-281 kJ/mol 。

4.(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生反应:(t-BuNO)2⇌2(t-BuNO)。

(1)20℃时,当(t-BuNO)2的起始浓度为0.5mol·L -1时,平衡转化率是65%,则20℃时上述反应的平衡常数K =____。

相同温度下,随着(t-BuNO)2的起始浓度增大,其平衡转化率___(填“增大”、“不变”或“减小”,下同),平衡常数_____。

(2)20℃时,该反应在CCl 4溶剂中的K =1.9,若将正庚烷改成CCl 4,并保持(t-BuNO)2起始浓度为0.50mol·L -1,则它在CCl 4溶剂中的平衡转化率_____65%(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(3)实验测得该反应的ΔH =50.5kJ·mol -1,活化能E a =90.4kJ·mol -1。

能量关系图合理的是____。

该反应在_____(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。

A
B
C
D
系(即比色分析),可以确定该化学反应的速率。

用于比色分析的仪器是_____。

A .pH 计 B .元素分析仪 C .分光光度计 D .原子吸收光谱仪 答案:4 减小 不变 小于 D 较高 C 【详解】
(1)20℃时,对于可逆反应(t-BuNO)2⇌2(t-BuNO),当(t-BuNO)2的起始浓度为0.5mol·L -1时,平衡转化率是65%,则平衡时,c [(t-BuNO)2]= 0.5mol·
L -1(1-65%)=0.175mol/L ,c [(t-
BuNO)]= 2×0.5mol·L -1
×65%=0.65mol/L ,20℃时上述反应的平衡常数K =2
0.650.175
=2.4。

相同
温度下,增大(t-BuNO)2的起始浓度,相当于加压,平衡逆向移动,平衡转化率减小;但由于温度不变,所以平衡常数不变。

答案为:2.4;减小;不变;
(2)对于相同的可逆反应,温度一定时,平衡常数越大,反应物的转化率越高,由于1.9<2.4,所以它在CCl 4溶剂中的平衡转化率小于65%。

答案为:小于; (3)实验测得该反应的ΔH =50.5kJ·mol -1,则反应物的总能量比生成物低,活化能
E a =90.4kJ·mol -1,由ΔH 与E a 的能量关系,可确定能量关系图合理的是D 。

因为ΔH >0,所以该反应在较高温度下有利于该反应自发进行。

答案为:D ;较高; (4)用于比色分析的仪器是分光光度计,故选C 。

答案为:C 。

5.燃煤烟气中含有大量SO 2和NO ,某科研小组研究SO 2和NO 的吸收方法。

回答下列问题:
(1)在恒温条件下,向2 L 恒容密闭容器中加入1 mol NO 和1 mol O 3发生反应
()()
3NO g O g +()()22NO g O g +,2 min 时达到平衡状态,测得容器中2NO 的物质
的量是0.8 mol 。

①则2 min 内NO 的平均反应速率为()NO v =___11mol L min --⋅⋅,平衡时NO 的转化率
1a =___;若其它条件保持不变,在恒压条件下进行,平衡时NO 的转化率为2a 。

则2a _______1a (填“>”“<”或“=”)。

②写出此反应的平衡常数表达式:_______;若保持温度不变,向2 min 后的平衡体系中再加入0.2 mol NO 2和0.2 molNO ,此时平衡将_______。

a .正反应方向移动 b .逆反应方向移动 c .不移动
③该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示,反应在t 1、t 3、t 5时刻均达到平衡状态。

t 2、t 6时刻都只改变了某一个条件,则t 2时刻改变的条件可能是_____,t 6时刻改变的条件可能是______,t 4时刻改变条件后v (正)___v (逆) (填“>”“<”或“=”)。

(2)处理烟气中2SO 也可采用碱液吸收法。

已知25℃时,()5
32NH H O 1.810K -⋅=⨯;()5
sp 4CaSO 7.110K -=⨯。

第1步:用过量的浓氨水吸收2SO ,并在空气中氧化生成硫酸铵; 第2步:加入石灰水,发生反应
2+244
432Ca 2OH 2NH SO CaSO 2NH H O -+-+++↓+•。

①25℃时,0.1 mol/L ()442NH SO ,溶液呈___(填“酸性”“碱性”或“中性”),其原因是____(用离子方程式表示)。

②计算第2步反应的平衡常数K =____(列出计算式即可)。

答案:2 80% =
223c(NO )?c(O )
c(NO)?c(O )
a 增大生成物的浓度(或升高温度) 使用催化剂(或
增大压强) > 酸性 ++
4232NH +H O
NH H O+H
-52-5
1
(1.8?10)?7.1?10
【详解】
(1)①根据方程式可知:每反应产生1 mol NO 2,就会同时消耗1 mol NO 和1 mol O 3,反应进行到2 min 时达到平衡状态,测得容器中NO 2的物质的量是0.8 mol ,则反应消耗0.8 mol
NO ,用NO 浓度变化表示反应速率为v (NO)=0.8mol
2L 2min
=0.2 mol/(L·min),平衡时NO 的转化
率a 1=
0.8mol
1mol
×100%=80%;该反应是反应前后气体体积不变的反应,所以从反应开始至平衡状态,体系的压强始终不变,则若其它条件保持不变,在恒压条件下进行,平衡时NO 的转化率为a 2,则a 2=a 1。

②化学平衡常数是可逆反应达到化学平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度
幂之积的比,则该反应的化学平衡常数K =223c(NO )?c(O )
c(NO)?c(O )

对于该反应,开始时向2 L 恒容密闭容器中加入1 mol NO 和1 mol O 3,达到平衡时各种气体的物质的量分别是n (NO)=n (O 3)=1 mol-0.8 mol=0.2 mol ,n (NO 2)=n (O 2)=0.8 mol ,物质的平衡浓度c (NO)=c (O 3)=0.1 mol/L ;c (NO 2)=c (O 2)=0.4 mol/L ,该条件的化学平衡常数K =
0.4?0.4
=160.1?0.1。

若保持温度不变,向2 min 后的平衡体系中再加入0.2 mol NO 2和0.2
mol NO ,此时容器内各种气体的浓度分别是c (NO)=0.2 mol/L ;c (O 3)=0.1 mol/L ;
c (NO 2)=0.5 mol/L ;c (O 2)=0.4 mol/L ,此时的浓度商Q c =
0.50.4
100.20.1
⨯=⨯<16,说明反应未达
到平衡状态,此时化学平衡向正反应方向移动,故合理选项是a ;
③t 2时刻逆反应速率突然增大,然后逐渐减小,说明反应逆向移动。

改变的条件可能是增大生成物的浓度;由于该反应的正反应是放热反应,在其它条件不变时,升高温度,正、逆反应速率都增大;升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,使逆反应速率减小,最终达到平衡时速率比原平衡时大;故改变的条件可能是增大生成物浓度或升高温度; 在t 6时刻改变外界条件,v 逆突然增大,但增大后一直不变,说明反应处于平衡状态,改变的外界条件可能是增大压强或使用催化剂;
t 4时刻v 逆突然减小,然后逐渐增大至t 5时速率不变,反应达到平衡状态,反应正向进行,说明改变的外界条件是减小生成物的浓度,此时反应速率关系:v (正)>v (逆);
(2)①(NH 4)2SO 4是强酸弱碱盐,在溶液中盐电离产生的4NH +
与水电离产生的OH -结合生成
弱电解质NH 3·
H 2O ,使水的电离平衡正向移动,最终达到平衡时溶液中c (H +)>c (OH -),所以溶液显酸性,盐水解的离子方程式为:++
4232NH +H O NH H O+H ;
②第二步反应2+
244
432Ca
2OH 2NH SO CaSO 2NH H O -+-
+++↓+•的化学平衡常数
K =2322+2-2+2--52-544
c (NH ?H O)1
=c(Ca )?c(SO )?c (NH )?c (OH )(1.8?10)?7.1?10。

【点睛】
掌握化学平衡常数的含义,利用浓度商与化学平衡常数的相对大小判断化学平衡移动的方向;根据外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响,结合改变条件的瞬间反应速率的变化及其变化趋势分析判断改变的外界条件。

6.Ⅰ. T ℃时,反应①CO 2(g) + Fe(s) ⇌ CO(g) + FeO(s) 的化学平衡常数为K1,②H 2O(g) +Fe(s) ⇌ H 2(g) + FeO(s)的化学平衡常数为K 2。

回答下列问题: (1)反应①的化学平衡常数表达式为K 1 =_____(2)T ℃时,若反应
CO 2(g) + H 2(g) ⇌ CO(g) + H 2O(g) 的平衡常数为 K ,K =_____(用K 1、K 2表示) Ⅱ.在一容积为 2L 的密闭容器中充入 4mol CO 2和 6mol H 2,进行如下化学反应:CO 2(g) +H 2(g) ⇌ CO(g) + H 2O(g),其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表:
(1)该反应为_____反应(选填吸热、放热)。

(2)830℃、保持容器容积不变,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____。

A C(CO) = C(CO 2) B 容器内 CO 2的体积分数保持不变 C 容器内气体密度保持不变 D 容器中压强保持不变 E 单位时间内有 a molC = O 形成同时有 a molH − O 形成 (3)830℃时向(2)平衡体系中再充入 1.2molH 2和 1.2molCO ,浓度商大于平衡常数则平衡_____移动(选填正向、逆向或不)。

III 亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。

可由 NO 与 Cl 2在通常条件下反应得到, 化学方程式为 2NO(g) + Cl 2
2ClNO(g),
已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为 Cl − N = O): 则 2NO(g) + Cl 2
2ClNO(g)反应 ,ΔH =_____kJ/mol 。

(用字母表示)
答案:
()()
2c CO c CO
1
2
K K 吸热 BE 逆向 2a+b-2c-2d 解析:Ⅰ根据化学平衡常数的概念来书写平衡常数表达式;
Ⅱ、(1)根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响来回答;
(2)化学平衡状态的标志:正逆反应速率相等,各组分的百分含量保持不变; (3)根据浓度熵和平衡常数的关系来回答; III 焓变等于反应物的总键能-生成物的总键能。

【详解】
Ⅰ.(1)因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K 1=
()()2c CO c CO ,反应CO 2(g) + H 2(g) ⇌ CO(g) + H 2O(g) 可有①- ②得到,该反应的平衡常数
K =
1
2
K K ; (Ⅱ)(1)化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热; (2)A .c (CO 2)=c (CO )时,和起始量与转化率有关,不能表明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故A 错误;
B .化学平衡时,各组分的浓度不随时间的改变而改变,混合气体中CO 2的体积分数保持不变说明可逆反应处于平衡状态,故B 正确;
C .反应物和生成物都是气体,反应前后总质量不变,容器的体积不变,所以容器内气体密度保持不变 不能作为平衡状态的判断依据, 故C 错误;
D . 反应是一个反应前后体积不变的反应,压强的改变不会引起平衡移动,故D 错误;
E .化学平衡状态的标志是v 正=v 逆,所以单位时间内有 a molC = O 形成同时有 a molH − O 形成表明正逆反应速率相同,表明反应达到平衡状态,故E 正确; 故答案为:BE ;
(3) 830℃时,建立三段式:
()()
()()222mol /L)2300mol /L)mol /L)
23CO g H g CO g H O g x x x x x
x
x
x
++--起始(转化(平衡(
根据K=
()()23x x
x x ⨯--=1,解得
x=1.2, 向(2)平衡体系中再充入1.2molH 2和1.2molCO ,此时c(CO 2)=0.8mol/L ,c(H 2)=2.4mol/L ,c(CO)=1.8mol/L ,c(H 2O)=1.2mol/L ,浓度商
Q c =()()()()22c CO c H O c CO c H ⋅⋅=1.8 1.20.8 2.4
⨯⨯⨯=1.125>1=K ,浓度商大于平衡常数则平衡逆向移动;
III ΔH =反应物的总键能-生成物的总键能=2a+b-2(c+d )=2a+b-2c-2d 。

7.体积为a 升密闭容器中充入等物质的量的A 气体和B 气体,一定温度下发生反应, 生成C 气体,达到平衡后,在不同的时间段,分别改变反应的一个条件,测得容器中各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:回答下列问题
(1)反应的化学方程式为_____________________。

(2)54 min 时A的转化率_____30 min 时A的转化率(填< > 或=)
(3)40 min时改变的条件是__________________。

(4)25min时化学平衡常数K=_____
(5)我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁用到CO,高炉内可能发生的反应:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(s)+ CO2(g) =2CO(g) △H2=+172.5 kJ/mol
C(s)不充分燃烧生成CO(g)的热化学方程式为________________。

答案:X(g)+Y(g)2Z(g)<升高温度 4.02C(s)+ O2(g) =2CO(g) △H=-221kJ/mol
【详解】
(1)由左边图可知A、B、C的化学计量数之比=(2.0-1.0):(2.0-1.0):(2.0-0)
=1:1:2,反应在20min第一次平衡,则反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),故答案为:X(g)+Y(g)2Z(g);
(2)由右图可知30min时改变条件后,平衡未移动,直至40min,即0min~40min,平衡未移动,40min~54min,正反应速率小于逆反应速率,说明平衡逆向移动,A的转化率减小,则54 min 时A的转化率<30 min 时A的转化率,故答案为:<;
(3)40min~54min,A、B的浓度增大,C的浓度减小,则40min~54min平衡逆向移动,且40min改变条件时,A、B、C的浓度分别和40min前连续,则改变的条件为温度或压强,由于该反应前后气体总物质的量不变,改变压强平衡不会移动,则改变的条件为温度,40min时正逆反应速率增大,说明是升高温度,故答案为:升高温度;
(4)由左图可知,25min时A、B、C的浓度分别为1.0mol·L-1、1.0mol·L-1、2.0mol·L-1,则
25min时化学平衡常数K=
-1
-11
2
-
(2.0mol L
1.0mol L.0mol
)
L
1
⋅⨯


=4.0,故答案为:4.0;
(5)①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(s)+ CO2(g) =2CO(g) △H2=+172.5 kJ/mol
①+②得:2C(s)+ O2(g) =2CO(g) △H=(-393.5kJ/mol)+(+172.5 kJ/mol)=-221kJ/mol,故答案为:2C(s)+ O2(g) =2CO(g) △H=-221kJ/mol。

8.(1)25 ℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如表:热化学方程式平衡常数
①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1=a kJ∙mol-1K1
②4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+ 2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJ∙mol-1K2
③2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3K3
25℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 molCl2发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则ΔH3 ___(填“>”“<”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是_________;在5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 molCl2,则混合气体的平均相对分子质量将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是______(填“甲”或“乙”),a值为_______。

25℃时测得反应③在某时刻,NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的浓度分别为0.8、0.1、0.3,则此时υ正_________υ逆(填“>”“<”或“=”)
(2)在300℃、8MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3 通入一密闭容器中发生CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为K p=_____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

答案:<加入催化剂增大乙2>1
48
(MPa)-2
【详解】
(1)根据图中信息和反应是体积减小的反应,压强在过程中先变大后变小,说明反应是放热反应即ΔH3<0,放出热量使得压强增大,后来温度和原来温度相同,压强比原来小;根据图中信息,反应所需时间缩短,平衡压强不变,说明平衡没有移动,即改变的条件是加催化剂;在5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 molCl2,可以理解为在另一个相同容器中先达到平衡,再将两个容器压到原来容器中,加压,平衡正向移动,物质的量减小,则混合气体的平均相对分子质量将增大。

该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,lgK减小,正确的曲线是乙,
2+
0.08mol
0.04mol
02bmol bmol 2bmol (0.082b)mol (0.04b)mol
2NO(g)
C 2b l (g)2NOCl(g)
mol --开始
转化平衡,根据压强之比等于物质的量之比
即11
60.120.12b 5p p =-,解得b=0.02,2
20.04(
)21000.040.02()22
K =
=⨯ ,lg K =lg100=2,即a 值为2。

25℃时测得反应③在某时刻,NO(g)、Cl 2(g)、NOCl(g)的浓度分别为0.8、0.1、0.3,
2
2
(0.3)(0.8)0.1
Q K =<⨯,则此时υ正>υ逆;故答案为:<;加入催化剂;增大;乙;2;>。

(2)假设CO 2和H 2物质的量分别为1mol 和3mol ,达到平衡时,测得CO 2的平衡转化率为
50%,
2232++1mol 3mol
000.5mol 1.5mol 0.5mol 0.5mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol
CO (g)3H (g)
CH OH(g)H O(g)
0.5mol
开始转化平衡,则该反应条件下的平衡常数为
32MPa MPa MPa MPa 0.50.5881330.5 1.5488(8)3MPa 3
p K -⨯
⨯⨯=
=⨯⨯⨯;故答案为:2148MPa -。

9.在恒温恒容的密闭容器中,工业上常用反应①制备甲醇:
231CO(g)+2H (g)CH OH(g) ΔH <0;其中的原料气常用反应②来制备:4222CH (g)+H O(g)
CO(g)+3H (g) ΔH 。

根据题意完成下列各题:
(1)判断反应①达到平衡状态的标志是__________(填字母)。

a.CO 体积分数保持不变 b.CO 和3CH OH 浓度相等 c.容器中气体的压强不变
d.3CH OH 的生成速率与CO 的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高反应①CO 中的转化率,下列措施可行的是__________(填字母)。

a.向装置中再充入2N b.升高温度 c.改变反应的催化剂 d.向装置中再充入2H
(3)一定条件下,反应②中4CH 的平衡转化率与温度的关系如图所示。

则2ΔH __________0(填“<”、“>”或“=”),在T C 时的1L 密闭容器中,充入41mol CH 和
23mol H O(g),发生反应②,经过5min 达到平衡,此时4CH 的转化率为50%,则从开
始到平衡,2H 的平均反应速率为__________,T C 时该反应的平衡常数为__________。

(4)若向此1L 密闭容器中,加入41mol CH 、25mol H O(g)、1mol CO 和23mol H ,发生反应②,若温度仍为T ℃,此时v(正)__________v(逆)(填“<”、“>”或“=”),若改变反应温度,达到新平衡时,__________2mol<n(H O)<__________mol 。

答案:ac d > ()0.3mol/L min ⋅ 1.35 < 4 6 【详解】
(1)恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g)
a .平衡状态时各组分的含量不变,CO 体积分数保持不变,证明反应达到平衡,故a 符合题意;
b .CO 和3CH OH 的平衡浓度由甲醇和一氧化碳的起始量和消耗量决定,容器中甲醇浓度与CO 浓度相等不能证明反应达到平衡,故b 不符合题意;
c .该反应为反应前后是气体体积减小的反应,容器中气体的压强不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故c 符合题意;
d .3CH OH 的生成速率与CO 的消耗速率都是正反应速率,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,故d 不符合题意;
e .混合气体的密度=
气体质量
气体体积
,反应过程中气体质量守恒,气体的质量不变,恒温恒容
的容器,容器体积不变,则密度始终不变,不能证明反应达到平衡,故e 不符合题意; 答案选ac ;
(2)a .向装置中再充入2N ,恒温恒容条件下,体系总压增大,分压不变,平衡不移动,CO 转化率不变,故a 不符合题意;
b .反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CO 转化率减小,故b 不符合题意;
c .改变反应的催化剂,反应速率改变,但不能改变化学平衡,CO 转化率不变,故c 不符合题意;
d .向装置中再充入2H ,平衡正向移动,CO 转化率增大,故d 符合题意; 答案选d ;
(3)图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大,说明平衡正向进行,正反应是吸热反应,△H 2>0,在T ℃时的1L 密闭容器中,充入1mol CH 4和3mol H 2O(g),发生反应②,经过5min 达到平衡,此时CH 4的转化率为50%,则
()()()()()()()
422CH g +H O g CO g +3H g mol mol 13000.50.50.5 1.50.5
2.5
mo 0..5
l 5
1始变平
H 2的平均反应速率=
1.5mol
1L 5min
⨯=0.3mol/L•min ;容器的体积为1L ,平衡常数K =
()3
1.50.5
2.50.5
⨯⨯=1.35(mol/L)2;
(4)若向此1L 密闭容器中,加入1mol CH 4、5mol H 2O(g)、1mol CO 和3mol H 2,发生反应
②,若温度仍为T ℃.平衡常数K =1.35,Q c =
3
1315
⨯⨯=5.4>1.35,所以反应逆向进行,v (正)<v (逆),若改变反应温度,达到新平衡时,
()()
()()()()()422151304242
CH g +H O g CO g +3H g mol mol mol 6
2
若反应完全向右进行若反应完全向左进行初始量
得到水蒸气的物质的量介于4-6间。

10.氮是大气中含量最多的气体,研究氮及其化合物对人类有重要的意义。

(1)合成氨的原理为:N 2(g)+3H 2⇌2NH 3△H=−92.4kJ/mol
①将一定量的N 2(g)和H 2(g)放入1L 的密闭容器中,在500℃、2×
107Pa 下达到平衡,平衡时测得N 2为0.1mol ,H 2为0.3mol ,NH 3为0.1mol 。

该反应的平衡常数表达式K=___,该条件下H 2的转化率为___。

此温度下该反应的平衡常数K=___。

②欲提高H 2的转化率,下列措施可行的是___。

a.向容器中按原比例再充入原料气
b.向容器中再充入惰性气体
c.改变反应的催化剂
d.液化生成物分离出氨
(2)在2L 密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O 2(g)⇌2NO 2(g)△H<0体系中,各成分浓度随时间的变化如图:
①用O 2表示从0∼2s 内该反应的平均速率v=___。

②能说明该反应已经达到平衡状态的是___。

a.v(NO 2)=2v(O 2)
b.容器内压强保持不变
c.v 逆(NO)=2v 正(O 2)
d.容器内的密度保持不变
③能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___。

a.及时分离出NO 2气体b.适当升高温度 c.增大O 2的浓度d.选择高效的催化剂
(3)汽车尾气中含有CO 、NO 2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。

4CO(g)+2NO 2(g)⇌4CO 2(g)+N 2(g)△H=−1200kJ ⋅mol −1对于该反应,温度不同(T 2>T 1)、其他条件相同时,下列图象正确的是___(填代号)。

答案:()
()()
33
222NH c N c c H ⋅3% 3.7(mol/L)-2 ad 0.0015mol/(L ⋅s ) bc c 乙 【详解】
(1)①根据化学方程式和三段式列式计算:
()()
()()()()223N g +3H g 2NH g mol/L 0.150.450mol/L 0.050.150.1mol/L 0.1
0.3
0.1
初始浓度:变化浓度:平衡浓度:
平衡常数的表达式:K=()
()()
33
222NH c N c c H ⋅,该条件下H 2的转化率=
0.15mol/L
0.45mol/L
×100%≈33.3%,平衡常数
K=()()()()()
22
2333
2NH mol/c L c N c H mol/L mol/L 0.1=0.10.3⋅⨯=3.7(mol/L)-2,故答案为:()
()()
33
222NH c N c c H ⋅;33.3%;3.7(mol/L)-2; ②根据化学平衡:N 2(g)+3H 2⇌2NH 3,反应是气体体积减小的放热反应,欲提高H 2的转化率,平衡正向进行;
a .向容器中按原比例再充入原料气,则压强增大,平衡向右移动,氢气的转化率增大,故a 正确;
b .向容器中再充入惰性气体,则各组分浓度不变,平衡不移动,氢气的转化率不变,故b 错误;
c .改变反应的催化剂,不影响平衡的移动,氢气的转化率不变,故c 错误;。

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