【高考总复习】高中化学专题七第三单元知能演练 含答案(浙江适用)

1．已知: 可逆反应2SO
2(g)＋O 2(g) 2SO 3(g) ΔH <0, 在一定条件下达到平衡后, 改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是( )
A ．升温增压
B ．降温增压
C ．升温减压
D ．降温减压
解析: 选B. 该反应为放热反应, 因此降低温度可使平衡向正反应方向移动; 该反应为气体分子数减小的反应, 因此增大压强可使平衡向正反应方向移动.
2．(2012·厦门高三调研)I
2在KI 溶液中存在下列平衡: I 2(aq)＋I －(aq) I －3(aq). 测得不同温
度下该反应的平衡常数如下表所示:
下列说法正确的是( A ．反应I
2(aq)＋I －(aq) I －3(aq)的ΔH >0
B ．利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C ．在上述平衡体系中加入苯, 平衡不移动
D ．25 ℃时, 向溶液中加入少量KI 固体, 平衡常数K 小于680
解析: 选B. 根据表中数据, 温度升高时, 平衡常数减小, 说明升温平衡向逆反应方向移动, 则
逆反应为吸热反应, 正反应为放热反应, ΔH <0, A 错; 向混有碘单质的硫粉中加入含有I －的溶
液, 碘单质能溶解, B 对; 向平衡体系中加入苯, I 2能溶于苯, c (I 2)减小, 平衡向逆反应方向移动, C 错; 25 ℃时, 向溶液中加入少量KI 固体, 平衡向正反应方向移动, 由于温度不变, 因此平衡常数不变, D 错.
3．已知可逆反应: m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g) ΔH <0. 对于密闭容器中的上述化学平衡
体系, 下列结论中正确的是( )
A ．降低温度, 反应速率降低, A 、
B 的转化率也降低
B ．若温度不变, 将容器的体积增大1倍, 测得A 浓度变为原来的0.52, 则m ＋n <p ＋q
C ．若m ＋n ＝p ＋q , 则往含有a mol 气体的平衡体系中再加入b mol B, 达到新平衡时, 气体的总物质的量等于(a ＋b )
D ．若m ＋n >p ＋q , 当温度不变时, 增大压强, 则化学平衡常数增大
解析: 选C. 这是一个反应物、产物全部为气体, 正反应方向为放热反应的可逆反应. 降低温度, 平衡向正反应方向移动, 故A 、B 的转化率提高, A 错; 容器的体积增大1倍, 如果平衡不
移动, 则A 的浓度会变为原来的12
, 但此时测得为原来的0.52, 这是平衡左移的结果, 故m ＋n >p ＋q , B 错; 若m ＋n ＝p ＋q , 则反应前后气体的物质的量不变, C 正确; 化学平衡常数只与温度有关, D 错.
4．(2012·北京西城区高三第一次模拟)某温度下的2 L 密闭容器中, 3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n )如下表所示. 下列说法正确的是( )
A.该温度下, 此反应的平衡常数表达式是K ＝c (X )·c (Y )c 3(W )
B ．升高温度, 若W 的体积分数减小, 则此反应ΔH >0
C ．增大压强, 正、逆反应速率均增大, 平衡向正反应方向移动
D ．该温度下, 再向容器中通入3 mol W, 达到平衡时, n (X)＝2 mol
解析: 选D. 根据提供数据, 平衡建立过程中X 、Y 减少的物质的量分别为1 mol 、0.5 mol 、W 增加的物质的量为1.5 mol, 故该反应的化学方程式为2X(g)＋Y(g) 3W(g), 化学平衡常
数表达式为K ＝c 3(W )c 2(X )·c (Y )
, A 错; 升高温度, 若W 的体积分数减小, 说明平衡向逆反应方向移动, 则逆反应为吸热反应, 正反应为放热反应, ΔH <0, B 错; 增大压强, 正、逆反应速率均增大, 但反应前后气体分子数不变, 平衡不移动, C 错; 该温度下, 再向容器中通入3 mol W, 等效于起始时充入4 mol X 、2 mol Y , 所达平衡与原平衡等效, X 的百分含量不变, 因此, 达平衡时n (X)＝2 mol, D 对.
5．在一定条件下, 用Cu 2O/ZnO 作催化剂, CO 与H 2可以反应生成甲醇, 反应的化学方程式可以表示如下:
CO(g)＋2H
2(g) CH 3OH(g).
假设该反应在3 L 的密闭容器中进行, 下面的两条曲线, 一条是300 ℃时的曲线, 一条是500 ℃时的曲线. 请你根据下图, 回答下列各题:
(1)从曲线Ⅰ和曲线Ⅱ可以判断ΔH ________(填“>”、“<”或“＝”)0.
(2)在500 ℃, 从反应开始到平衡, 氢气的平均反应速率表达式v (H 2)＝________.
(3)该反应达到平衡时, 平衡常数表达式K ＝
________________________________________________________________________, 升高温度, K 值________(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)据研究, 反应过程中起催化作用的为Cu 2O, 反应体系中含少量CO 2有利于维持催化剂Cu 2O 的量不变, 原因是__________________(用化学方程式表示).
解析: (1)由达到平衡所用的时间看, 曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别是500 ℃和300 ℃时的曲线, 所以温度降低, 甲醇的物质的量增大, 可以认为降低温度时, 平衡右移, 所以这是一个放热反应, ΔH <0.
(2)曲线Ⅰ为500 ℃时的曲线, 所以甲醇的平均反应速率v (CH 3OH)＝n B 3t B
mol·L －1·min －1,故氢气的平均反应速率v (H 2)＝2n B 3t B
mol·L －1·min －1. (3)平衡常数表达式由化学方程式可以直接写出; 因为正反应是放热反应, 所以温度升高, 平衡左移, K 值减小.
(4)根据该题特定的反应环境, 且由提示信息可知, 二氧化碳与铜可以生成Cu 2O.
答案: (1)<
(2)2n B 3t B
mol·L －1·min －1 (3)c (CH 3OH )c (CO )×c 2(H 2)
减小 (4)Cu 2O ＋CO 2Cu ＋CO 2
1．(2011·高考安徽卷)电镀废液中
Cr 2O 2－7可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO 4): Cr 2O 2－7(aq)＋
O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq)ΔH<0
2Pb2＋(aq)＋H
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: 选A. 对于放热反应, 升温平衡常数减小, A项正确; 增大pH平衡右移, Cr2O2－7的转化率应该增大, B项错; 温度升高, 正逆反应速率均增大, C项错; 增加Pb2＋的浓度会提高Cr2O2－7的转化率, Cr2O2－7的物质的量应该减小, D项错.
2．(2010·高考四川卷)反应a M(g)＋b N(g)c P(g)＋d Q(g)达到平衡时, M的体积分数y(M)
与反应条件的关系如图所示. 其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比. 下列说法正确的是()
A．同温同压同z时, 加入催化剂, 平衡时Q的体积分数增加
B．同压同z时, 升高温度, 平衡时Q的体积分数增加
C．同温同z时, 增加压强, 平衡时Q的体积分数增加
D．同温同压时, 增加z, 平衡时Q的体积分数增加
解析: 选B. 催化剂只能改变化学反应速率, A错; 由两个图像可知, M的体积分数随着温度升高而降低, 即温度升高, 平衡右移, 故平衡时生成物Q的体积分数增加, B正确; 同为650 ℃、z＝2.0, 压强为1.4 MPa时, y(M)＝30%, 而压强为2.1 MPa时, y(M)＝35%, 即增大压强, 平衡左移, 故平衡时Q的体积分数减小, C错; z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比, 所以增大z相当于增大N的量, 平衡右移, 但平衡时Q的体积分数不一定增大, 如无限制地增大N, D错.
3．(2011·高考大纲全国卷)反应a A(g)＋b B(g)催化剂c C(g) (ΔH＜0)在等容条件下进行. 改变其他反应条件, 在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中, a∶b∶c为________;
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为
________________________________________________________________________;
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________, 其值是________;
(4)由第一次平衡到第二次平衡, 平衡移动的方向是________, 采取的措施是
____________________;
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低: T2________T3(填“＞”“＜”或“＝”), 判断的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(6)达到第三次平衡后, 将容器的体积扩大一倍, 假定10 min后达到新的平衡, 请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C).
解析: 由图像知在第Ⅰ阶段达到平衡时A、B、C的浓度变化量分别是1.0、3.0和2.0, 所以反应的化学方程式中, a∶b∶c＝1∶3∶2, 由图像可以计算出A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)分别为1/20、0.38/15和0.12/10, vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A); 同理可以计算出B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)分别为0.5、0.38和0.19; 由第一次平衡到第二次平衡是C的浓度瞬间降低到0, 即移走一定量产物C, 平衡向正反应方向移动; 第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段相比, 反应物浓度降低, 生成物浓度增大, 平衡向正反应方向移动,
因为反应放热, 所以是降低了温度; 由于反应是一个体积减小的可逆反应, 所以扩大容器的体积平衡向逆反应方向移动.
答案: (1)1∶3∶2(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)αⅢ(B)19%(或0.19)
(4)向正反应方向从反应体系中移出产物C
(5)＞此反应为放热反应, 降低温度, 平衡向正反应方向移动
(6)
(注: 只要曲线表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)
一、选择题
1．(2010·高考上海卷)据报道, 在300 ℃、70 MPa 下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实. 2CO
2(g)＋6H 2(g) CH 3CH 2OH(g)＋3H 2O(g)
下列叙述错误的是( )
A ．使用Cu-Zn-Fe 催化剂可大大提高生产效率
B ．反应需在300 ℃进行可推测该反应是吸热反应
C ．充入大量CO 2气体可提高H 2的转化率
D ．从平衡混合气体中分离出CH 3CH 2OH 和H 2O 可提高CO 2和H 2的利用率
解析: 选B. 本题考查化学反应速率和化学平衡, 意在考查考生对化学平衡移动原理的理解和应用能力. 使用催化剂可以加快反应速率, 从而提高生产效率, A 项正确; 仅仅根据反应发生所需温度, 不能判断反应的热效应, B 项错误; 充入大量CO 2气体, 平衡向正反应方向移动, H 2的转化率增大, C 项正确; 从平衡混合气体中分离出CH 3CH 2OH 和H 2O, 反应不断向正反应方向进行, CO 2和H 2的利用率增大, D 项正确.
2．氨的催化氧化4NH 3(g)＋5O 2(g)催化剂
△4NO(g)＋6H 2O(g)
ΔH ＝－1025 kJ/mol 是工业制备硝酸的重要反应. 一定条件下将4 mol NH 3和5 mol O 2混合于固定容积为2 L 的密闭容器中, 经10 s 该反应达平衡, 并测得NO 的浓度为0.8 mol/L. 下列判断正确的是( )
A ．以O 2浓度变化表示的反应速率为0.064 mol/(L·s)
B ．反应达到平衡状态时NH 3的转化率为20%
C ．升高温度能使n (NO )n (NH 3)
减小 D ．将容器的体积变为4 L, 平衡时NO 的浓度小于0.4 mol/L
解析: 选C. v (NO)＝0.8 mol/L 10 s
＝0.08 mol/(L·s), 根据同一反应中不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比, 则v (O 2)＝54
v (NO)＝0.1 mol/(L·s), A 错; 达平衡时n (NO)＝0.8 mol/L ×2 L ＝1.6 mol, 则NH 3转化的物质的量为1.6 mol, 故NH 3的转化率为1.64
×100%＝40%, B 错; 该反应为放热反应, 升高温度平衡向逆反应方向移动, n (NO)减小, n (NH 3)增大, 则n (NO )n (NH 3)
减小, C 对; 将容器的体积变为4 L, 体系压强减小, 平衡向正反应方向移动, 平衡时NO 的浓度大于0.4 mol/L, D 错.
3．(2010·高考江苏卷)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N
2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH ＝－
92.4 kJ·mol －1]:
A．2c1>c3B．a＋b＝92.4
C．2p2<p3D．α1＋α3<1
解析: 选BD. A项, 可假设丙的容积为甲的两倍, 达平衡时浓度与甲相等, 再压缩至容积相等, 若平衡不移动, 则氨气浓度为甲中2倍, 现平衡向正反应方向移动, 则有2c1<c3, 不正确; B 项, 甲、乙两容器从两个不同方向建立相同的平衡, 故正确; C项, 由A项分析可知, 压缩至相同体积时, 若平衡不移动则丙中压强是甲中的2倍, 但丙中平衡会向正反应方向移动, 故压强会小于甲中的2倍, 又由B项分析可知, p1＝p2, 则2p2>p3, 故不正确; D项, 由A项分析可知, 若压缩至相同体积时, 平衡不移动, 则有α1＋α3＝1, 现在丙中平衡向正反应方向移动, 则α1＋α3<1, 故正确.
4．(2012·苏北四市调研)T
时, 在2 L的密闭容器中发生反应: X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平), 各物质的物质的量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, X的物质的量随时间变化的关系如图b所示. 下列叙述正确的是()
A．该反应的正反应是吸热反应
B．T0时, 从反应开始到平衡时: v(X)＝0.083 mol·L－1·min－1
C．图a中反应达到平衡时, Y的转化率为37.5%
D．T1时, 若该反应的平衡常数K＝50, 则T1<T0
解析: 选D. 根据图b, 反应在T1时先达平衡, 则T1>T2, T1→T2, 温度降低, n(X)减小, 平衡向正反应方向移动, 则正反应为放热反应, A错; 根据图a, 反应在3 min时达到平衡, v(X)＝(0.3－0.05) mol/2 L
3 min＝0.042 mol·L
－1·min－1, B错; 图a中反应达到平衡时, Y的转化率为
0.4－0.15
0.4×100%＝62.5%, C错; 根据图a, 平衡建立过程中X、Y、Z分别改变的物质的量为0.3－0.05＝0.25(mol)、0.4－0.15＝0.25(mol)、0.5－0＝0.5(mol), 则X、Y、Z的化学计量数之比为1∶1∶2, 故该反应为X(g)＋Y(g)2Z(g), 平衡时X、Y、Z的物质的量浓度分别为
0.025 mol/L、0.075 mol/L、0.25 mol/L, 则T0时平衡常数K＝0.252
0.025×0.075
＝33.33, 由于T1时K ＝50, 说明T0→T1时平衡向正反应方向移动, 而温度降低, 平衡向正反应方向移动, 故T1<T0, D对.
5．(2012·湖州高三第一次模拟)将CoCl2溶解于盐酸中可以形成CoCl2－4, 在溶液中存在下面的化学平衡:
Co2＋＋4Cl－CoCl2－4ΔH>0
粉红色 蓝色
下列说法正确的是( )
A ．升高温度, 正反应速率增大, 逆反应速率减小
B ．该反应的平衡常数K ＝c (CoCl 2－4)c (Co 2＋)·c 4(Cl －)
C ．将盛有CoCl 2和盐酸混合液的试管置于热水中, 试管内溶液为红色
D ．增大Cl －浓度, 平衡向正反应方向移动, Co 2＋、Cl －浓度都减小
解析: 选B. 升高温度, 正、逆反应速率都增大, A 错; 该反应的正反应为吸热反应, 所以在热
水中平衡向正反应方向移动, 溶液变为蓝色, C 错; 增大Cl －浓度, 平衡向正反应方向移动, 至
新平衡时Co 2＋浓度减小, 而Cl －浓度比原平衡时增大, D 错.
6．高温下, 某反应达平衡, 平衡常数K ＝c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2)
. 恒容时, 温度升高, H 2浓度减小. 下列说法正确的是( )
A ．该反应的焓变为正值
B ．恒温恒容下, 增大压强, H 2浓度一定减小
C ．升高温度, 逆反应速率减小
D ．该反应化学方程式为CO ＋H 2O 催化剂
高温CO 2＋H 2
解析: 选A. 由K ＝c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2)
得反应方程式为: CO 2＋H 2CO ＋H 2O. 温度升高, H 2浓度减小, 平衡正向移动, 说明该反应为吸热反应, A 项正确; 恒温恒容下, 压强增大, 平衡不移动, 各气体的浓度不变, B 项错误; 升高温度, 正、逆反应速率都增大, C 项错误; 由K 的表达式所得方程式与D 项相反, D 项错误. 7.
(2011·高考福建卷)25 ℃时, 在含有Pb 2＋、Sn 2＋
的某溶液中, 加入过量金属锡(Sn), 发生反应:
Sn(s)＋Pb 2＋(aq) Sn 2＋(aq)＋Pb(s), 体系中c (Pb 2＋)和c (Sn 2＋)变化关系如图所示. 下列判断
正确的是( )
A ．往平衡体系中加入金属铅后, c (Pb 2＋)增大
B ．往平衡体系中加入少量Sn(NO 3)2固体后, c (Pb 2＋)变小
C ．升高温度, 平衡体系中c (Pb 2＋)增大, 说明该反应ΔH >0
D ．25 ℃时, 该反应的平衡常数K ＝2.2
解析: 选D. 该题属于化学平衡题, A 、B 、C 考查平衡移动, D 考查平衡常数计算. A 项, 金属铅
属于固体, 加入金属铅平衡不移动; B 项, 加入Sn 2＋, 平衡逆向移动, c (Pb 2＋)增大; C 项, 升温时,
平衡向吸热方向移动, 由于c (Pb 2＋)增大, 说明正反应放热ΔH <0; D 项, 根据平衡后c (Pb 2＋)和
c (Sn 2＋), 可以求出K ＝2.2, D 正确. 8.
(2012·舟山高三诊断)在体积为V L 的恒容密闭容器中盛有一定量H 2, 通入Br 2(g)发生反应: H 2(g)＋Br 2(g) 2HBr(g) ΔH <0. 当温度分别为T 1、T 2, 平衡时, H 2的体积分数与Br 2(g)的
物质的量变化关系如图所示. 下列说法不．正确的是()
A．由图可知: T1>T2
B．a、b两点的反应速率: b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率, 可采取将HBr液化并及时移走的方法
D．T1时, 随着Br2(g)加入, 平衡时HBr的体积分数不断增加
解析: 选D. 选项A, 根据反应: H
2
(g)＋Br2(g)2HBr(g)ΔH<0, 升温平衡向着逆反应方向移动, H2的体积分数增大, 根据图示变化, 可知T1>T2; 选项B, b点Br2(g)的浓度比a点Br2(g)的浓度大, 反应速率也大, 正确; 选项C, 降低生成物HBr(g)的浓度, 有利于平衡向着正反应方向移动, Br2(g)的转化率提高. 选项D, 体积不变时, 在Br2(g)物质的量较多的情况下, 平衡时HBr的体积分数可能减小.
9．(2012·杭州高三期末)现有下列四个图像:
下列反应中全部符合上述图像的反应是()
A．N
2
(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0
B．2SO
3
(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH>0
C．4NH
3
(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH<0
D．H
2
(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)ΔH>0
解析: 选B. 根据图①知, 压强不变, 升高温度, 生成物浓度增大, 说明平衡向正反应方向移动, 故正反应为吸热反应, ΔH>0; 温度不变时, 增大压强, 生成物浓度减小, 说明平衡向逆反应方向移动, 故正反应方向为气体分子数增大的方向, 4个选项中只有B符合条件. 由图③知增大压强, 平均相对分子质量增大, B项符合. 再由图④验证B项也符合.
10.
如图, Ⅰ是恒压密闭容器, Ⅱ是恒容密闭容器. 其他条件相同时, 在Ⅰ、Ⅱ中分别加入2 mol X 和2 mol Y, 起始时容器体积均为V L, 发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知): 2X(？)＋
Y(？)a Z(g). 此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2, 则下列说法一定正确的是
()
A．若X为固态, Y为气态, 则Ⅰ、Ⅱ中从起始到平衡所需时间相同
B．若X、Y不均为气态, 则平衡时气体平均摩尔质量: Ⅰ>Ⅱ
C．平衡时Ⅰ容器的体积小于V L
D．若X、Y均为气态, 则平衡时气体平均摩尔质量: Ⅰ<Ⅱ
解析: 选A. 根据反应2X＋Y a Z(g)
始态: 2 mol 2 mol 0
变化: b mol b
2mol
ab
2mol
平衡: (2－b ) mol (2－b 2) mol ab 2
mol 则有: 2－b 2－b 2
＝13, 解得: b ＝1.6, 再有2－b ab 2
＝12
, 解得a ＝1, A 项中, 若X 为固态, Y 为气态, 则该反应为反应前后体积不变的反应, A 正确; 当X 为固态, Y 为气态时, 平衡时气体平均摩尔质量Ⅰ＝Ⅱ, 两容器的体积相同, B 、C 都错; 若X 、Y 均为气态, 由于Ⅰ保持压强不变, 则Ⅰ的体积要减小, 故平衡时气体平均摩尔质量Ⅰ>Ⅱ, D 错.
二、非选择题
11．在一定条件下, 可逆反应: m A ＋n B p C 达到平衡, 若:
(1)A 、B 、C 都是气体, 减小压强, 平衡向正反应方向移动, 则m ＋n 和p 的关系是________.
(2)A 、C 是气体, 增加B 的量, 平衡不移动, 则B 为__________________.
(3)A 、C 是气体, 而且m ＋n ＝p , 增大压强可使平衡发生移动, 则平衡移动的方向是________.
(4)加热后, 可使C 的质量增加, 则正反应是________反应(填“放热”或“吸热”).
解析: (1)减小压强, 平衡正向移动, 说明正向是气体体积增大的反应, 则m ＋n <p .
(2)增加B 的量, 平衡不移动, 说明B 是固体或纯液体.
(3)A 、C 是气体, 且m ＋n ＝p , 增大压强平衡发生移动, 说明B 是固体或纯液体, 则气体的化学计量数m <p , 故增大压强, 平衡向逆反应方向移动.
(4)加热, C 质量增加, 说明平衡正向移动, 故正反应是吸热反应.
答案: (1)m ＋n <p (2)固体或纯液体 (3)逆反应方向 (4)吸热 12.
将1 mol I 2(g)和2 mol H 2(g)置于某2 L 的密闭容器中, 在一定温度下发生反应: I 2(g)＋H 2(g)
2HI(g) ΔH <0, 并达到平衡. HI 的体积分数φ(HI)随时间变化如曲线(Ⅱ)所示.
(1)达平衡时, I 2(g)的物质的量浓度为________________.
(2)若改变反应条件, 在甲条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅰ)所示, 在乙条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅲ)所示. 则甲条件可能是________, 乙条件可能是________(填入下列条件的序号). ①恒容条件下, 升高温度
②恒容条件下, 降低温度
③恒温条件下, 缩小反应容器体积
④恒温条件下, 扩大反应容器体积
⑤恒温、恒容条件下, 加入适当催化剂
解析: (1)依据反应及题中信息可知:
I
2(g) ＋ H 2(g) 2HI(g)
起始物质的量(mol) 1 2
转化物质的量(mol) 1－2x 1－2x 2(1－2x )
平衡物质的量(mol) 2x 2－(1－2x ) 2－4x
所以2－4x 2x ＋2－(1－2x )＋2－4x
＝0.60, x ＝0.05.
c (I 2)＝
2x mol 2 L ＝2×0.05 mol 2 L
＝0.05 mol/L.
(2)由曲线Ⅱ到曲线Ⅰ, 缩短了化学平衡到达的时间, 但由于HI 的体积分数未变, 故化学平衡并未发生移动. 根据影响化学平衡移动的因素和规律, 应选择③⑤. ①②化学平衡都要移动, ④会减慢反应速率, 同理, 由曲线Ⅱ到曲线Ⅲ, 应选择④.
答案: (1)0.05 mol/L (2)③⑤ ④
13．在一容积为2 L 的密闭容器中, 加入0.2 mol 的N 2和0.6 mol 的H 2, 在一定条件下发生如下反应:
N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH <0
反应中NH 3的物质的量浓度的变化情况如下图所示, 请回答下列问题:
(1)根据上图, 计算从反应开始到平衡时, 平衡反应速率v (NH 3)为__________________.
(2)该反应达到平衡时H 2的转化率为________.
(3)反应达到平衡后, 第5分钟末, 保持其他条件不变, 若改变反应温度, 则NH 3的物质的量浓度不可能为
________________________________________________________________________ (填序号).
a ．0.20 mol·L －1 B ．0.12 mol·L －1
c ．0.10 mol·L －1 D ．0.08 mol·L －1
(4)反应达到平衡后, 第5分钟末, 保持其他条件不变, 若只把容器的体积缩小一半, 平衡________移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”).
(5)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后, 若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH 3的浓度约
为0.25 mol·L －1), 请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH 3浓度的变化曲线.
解析: (1)4 min 时达到平衡, v (NH 3)＝0.10 mol·L －14 min
＝0.025 mol/(L·min) (2)(3) N 2＋ 3H 2 2NH 3
始(mol·L －1) 0.1 0.3 0
转(mol·L －1) 0.05 0.15 0.1
平(mol·L －1) 0.05 0.15 0.1
所以α(H 2)＝50%
改变温度, 平衡必移动, NH 3的物质的量浓度不可能再是0.1 mol/L, 可逆反应不彻底, NH 3的浓度达不到0.2 mol/L.
答案: (1)0.025 mol/(L·min)
(2)50% (3)ac
(4)向正反应方向
(5)如图所示:
14．(2012·安徽江南十校联考)将煤气化转化成合成气, 然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工极为重要的领域, 具有广阔的前景, 在未来相当长一段时期将成为一碳化工的主要领域. 除去水蒸气后的水煤气含55%～59%的H 2,15%～18%的CO,11%～13%的CO 2, 少量的H 2S 、CH 4, 除去H 2S 后, 可采用催化或非催化转化技术, 将CH 4转化成CO, 得到CO 、CO 2和H 2的混合气体, 可进行甲醇合成.
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下:
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为: C(s)＋H 2O(g)
高温CO(g)＋H 2(g), 此反应是吸热反
应.
①此反应的化学平衡常数表达式为K ＝
________________________________________________________________________; ②下列能增大碳的转化率的措施是________;
A ．加入C(s)
B ．加入H 2O(g)
C ．升高温度
D ．增大压强
(2)将CH 4转化成CO, 工业上常采用催化转化技术, 其反应原理为: CH 4(g)＋3/2O 2(g)
CO(g)＋2H
2O(g) ΔH ＝－519 kJ/mol. 工业上要选择合适的催化剂, 分别对X 、Y 、Z 三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)
①X 在T 1 ℃时催化效率最高, 能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y 在T 2 ℃时催化效率最高, 能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z 在T 3 ℃时催化效率最高, 能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知: T 1>T 2>T 3, 根据上述信息, 你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是________(填“X”、“Y”或“Z”), 选择的理由是
________________________________________________________________________;
(3)合成气经压缩升温后进入10 m 3甲醇合成塔, 在催化剂作用下, 进行甲醇合成, 主要反应如下:
2H
2(g)＋CO(g) CH 3OH(g) ΔH ＝－90.8 kJ·mol －1, T 4 ℃下此反应的平衡常数为160. 此温
度下, 在密闭容器中加入CO 、H :
正逆).
②若加入CO 、H 2后, 在T 5 ℃反应10 min 达到平衡, c (H 2)＝0.4 mol·L －1, 则该时间内反应速率
v (CH 3OH)＝________mol·L －1·min －1.
(4)生产过程中, 合成气要进行循环, 其目的是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
解析: (1)①由已知反应方程式可写出此反应的化学平衡常数表达式为K ＝c (CO )·c (H 2)c (H 2O )
. ②加入
C(s), 改变用量不影响化学平衡, A 不符合; H 2O(g)是反应物且该反应是吸热反应, 故B 、C 两项措施有利于反应正向移动, 增大了碳的转化率, 符合; 该反应正向是气体体积增大的反应, 增大压强, 平衡逆向移动, D 错误. (2)根据题中信息: 催化活性高、速度快, 反应温度低, 故应选
择Z. (3)①由Q c ＝c (CH 3OH )c (CO )·c 2(H 2)
代入数据, 得此时Q c ＝100, 小于T 4 ℃时的平衡常数, 故v 正>v 逆. ②由表中的数据, 利用三段法可求得起始的c (H 2)＝1 mol·
L －1、c (CO)＝0.5 mol·L －1, 在T 5 ℃反应10 min 达到平衡, c (H 2)＝0.4 mol·L －1, 初始c (H 2)＝1 mol·L －1则知氢气转化了0.6 mol·L －1,
生成c (CH 3OH)＝0.3 mol·L －1, 由速率的计算公式可求的v (CH 3OH)＝0.03 mol·L －1·min －1.
答案: (1)①c (CO )·c (H 2)c (H 2O )
②BC (2)Z 催化效率高且活性温度低(或催化活性高、速度快、反应温度低)
(3)①> ②0.03
(4)提高原料利用率(或提高产量、产率亦可)。