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解析:根据题给条件A的转化率为50%知,反应的A为1 mol,则生成的C为1 mol,由D的速率求出生成的D的物质的量为1 mol,所以C和D的化学计量数相同,则z=2,B项错误;由速率之比等于化学计量数之比知,v(C)=0.25 mol/(L·min),A项错误;反应的B为1.5 mol,B的转化率为75%,C项错误。
6.在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol/L CO2、0.1 mol/L CH4,在一定条件下发生反应:CH4(g)+CO2+2H2(g),测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图,下列有关说法不正确的是( A )
A.上述反应的ΔH<0 B.压强:p4>p3>p2>p1
C.1100℃时该反应平衡常数为1.64 D.压强为p4时,在y点:v正>v逆
解析:由图像知,压强一定时,温度越高,甲烷的平衡转化率越高,故正反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;该反应为气体分子数增加的反应,压强越高,甲烷的平衡转化率越小,故压强p4>p3>p2>p1,B项正确;1100℃时,甲烷的平衡转化率为80.00%,故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)=0.02 mol/L,c(CO2)=0.02 mol/L,c(CO)=0.16 mol/L,c(H2)=0.16×0.16
0.16 mol/L,即平衡常数K==1.64,C项正确;压强为p4时,y点未达到平衡,
0.02×0.02需增大CH4转化率达到平衡,此时v正>v逆,D项正确。
7.某温度时,在密闭容器中,X、Y、Z三种气体浓度的变化如图Ⅰ所示,若其他条件不变,当温度分别为T1和T2时,Y的体积分数与时间关系如图Ⅱ所示。则下列结论正确的是( B )
2
2
A.该反应的热化学方程式为X(g)+ ΔH>0
B.若其他条件不变,升高温度,正、逆反应速度均增大,X的转化率减小 C.达到平衡后,若其他条件不变,减小容器体积,平衡向逆反应方向移动 D.达到平衡后,若其他条件不变,通入稀有气体,平衡向正反应方向移动 解析:根据图Ⅰ,图Ⅱ推知X(g)+ ΔH<0,A错,B对;加压,平衡右移,C错;若恒温恒压通入稀有气体,平衡左移;若恒温恒容通入稀有气体,平衡不移动,D错。
8.下列有关说法正确的是( D )
A.SO2(g)+H2O(g)===H2SO3(l),该过程熵值增大
B.SO2(g)===S(s)+O2(g) ΔH>0,ΔS<0,该反应能自发进行 C.3S(s)+2H2O(l)===SO2(g)+2H2S(g),常温常压下能自发进行
D.若某反应的ΔH<0,ΔS>0,则该反应一定能自发进行
解析:本题考查化学反应进行的方向。A选项的混乱度减小,熵值减小,不正确;ΔG=ΔH-TΔS,从ΔH>0,ΔS<0可知,ΔG恒大于零,该反应不能自发进行,B选项错误;该反应在常温下不能反应,C选项错误;根据公式:ΔG=ΔH-TΔS,因为ΔH<0,ΔS>0,ΔG恒小于零,能自发进行,D选项正确。
9.在恒温条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中,测得各物质的浓度随时间变化关系如图所示:
下列说法正确的是( C )
A.图中的两条曲线中,Y是表示NO2浓度随时间的变化曲线
-1
B.前10 min内,用v(NO2)表示的化学反应速率为0.06 mol·(L·min) C.在25 min时,反应改变的条件是增大了NO2的浓度
D.a、b、c、d四个点中,有a、b、d点的化学反应处于平衡状态 解析:依据2NO22O4可知NO2与N2O4的浓度变化之比为2∶1,X、Y分别表示NO2、
-1
N2O4,A错误;前10 min内,v(NO2)=0.04 mol·(L·min),B错误;在25 min时,NO2的浓度瞬间增大,N2O4的浓度不变,C正确;a点不处于平衡状态,D错误。
10.某温度下,H2(g)+CO2
2
9
O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、
4
丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如表所示。下列判断不正确的是( C )
起始浓度 甲 0.010 0.010 乙 0.020 0.010 丙 0.020 0.020 c(H2)/mol·L-1 c(CO2)/mol·L-1 A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60% B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 mol/L
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
解析:选项D项易判断(正确)。A、B、C项,要先找出甲的平衡数据,再以甲为参照点,判断乙、丙。要注意是恒温、恒容。
甲: H2(g) + CO22O(g)+CO(g) c(始)/mol·L-1 0.010 0.010 0 0 c(转)/mol·L-1 x x x x
c(平)/mol·L-1 (0.01-x) (0.01-x) x x K=
x·x-x9= -x4
cc22
cc=
2
得:x=0.006
甲中CO2、H2的转化率都为60%。乙与甲相比:c(H2)是甲中的2倍,CO2的转化率将高于
60%,A项正确。丙与甲相比:二者的比例相同,是等效平衡,转化率也都为60%,B项正确。C项,“丙中c(CO2)是甲中的2倍”,正确,但数值是2×(0.01-0.006)=0.008,C项错误。
二、非选择题(40分)
11.(9分)在一固定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2
+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
T/ ℃ K 700 0.6 800 0.9 850 1.0 1000 1.7 1200 2.6 试回答下列问题: (1)该反应为 吸热 反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 BC 。 A.容器中气体压强不变 B.混合气体中c(CO)不变 C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(3)800 ℃时,向固定容积的密闭容器中放入混合物,起始浓度分别为c(CO)=0.01 -1-1-1-1
mol·L,c(H2O)=0.03 mol·L,c(CO2)=0.01 mol·L,c(H2)=0.05 mol·L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 小 (填“大”“小”或“不确定”)。
(4)850 ℃,在1 L固定容积的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为 33.3% ,H2的转化率为 66.7% 。
解析:化学平衡常数是反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,本题反应的化学平衡常数K=[c(CO)·c(H2O)]/[c(CO2)·c(H2)]。
(1)根据题表知平衡常数随温度的升高而增大,可推知升温平衡向正反应方向移动。 (2)化学平衡的本质是正逆反应速率相等,特征是各物质的浓度不变。
(3)将起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于对应温度下的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成速率小。
(4)850 ℃时,平衡常数为1.0,设反应中转化为CO的物质的量为x mol,则有 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 起始量(mol) 2 1 0 0 转化量(mol) x x x x 平衡量(mol) 2-x 1-x x x
根据化学平衡常数的关系可得:(2-x)(1-x)=x·x
1
解得x=2/3,则CO2的转化率为×100%=33.3%,
32
H2的转化率为×100%=66.7%。
3
12.(12分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4实3(g)+CO2(g)。验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度( ℃) 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强(kPa) 平衡气体总浓度 -3(×10 mol/L) 5.7 2.4 8.3 3.4 12.0 4.8 17.1 6.8 24.0 9.4 ①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 BC 。 A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变
2
②根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数: K=c(NH3)·c(CO2)=2-8-13
(2c/3)(c/3)=1.6×10(mol·L) 。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 增加 (填“增加”“减小”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH > 0,熵变ΔS > 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知:NH2COONH4+2H2该研究小组分别用三份不同初始浓度4HCO3+NH3·H2O。
-
的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO)随时间变化趋势如图所示。
-1-1
⑤计算25 ℃时,0~6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率 0.05 mol·L·min 。 ⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大: 25 ℃反应物的起始浓度较小,但0~6 min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15 ℃大 。
解析:(1)①A.不能表示正逆反应速率相等;B.反应进行则压强增大;C.恒容,反应进行则密度增大;D.反应物是固体,NH3的体积分数始终为2/3。
②需将25 ℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度;K可不带单位。
③加压,平衡逆移;④据表中数据,升温,反应正移,ΔH>0,固体分解为气体,ΔS>0。
Δc2.2-1.9-1-1
(2)⑤v===0.05 mol·L·min。
t6
13.(9分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)利用水煤气合成二甲醚反应:3H2(g)+3CO(3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-
-1
246.4 kJ·mol;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 ce (填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂
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