化学平衡专题练习

化学平衡专题练习（1）

1、已知合成氨反应N2(g)＋3H2 NH3(g) ΔH<0，当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在不同温度下，反应达到平衡时，得到混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如下图所示。下列说法正确的是 （ ）

A．曲线a对应的反应温度最高

B．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q)＜K(N) C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c>b>a D．N点时c(NH3)＝0.2 mol/L ，则N点的c(N2)：c(NH3) ＝1:1

2、(15分)氮、碳都是重要的非金属元素，含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。

⑴请写出工业上由NH3制取NO的化学方程式 。 ⑵一定条件下，铁可以和CO2发生反应：Fe(s)+ CO2(g) FeO(s)+ CO(g)，已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。

K 2 0 T1 T 甲

n/mol CO CO2

0 t1 t2 t3 t/min 乙

①该反应的逆反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。

②T℃、P pa压强下，在体积为VL的容器中进行反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。

A、混合气体的平均相对分子质量不再变化； B、容器内压强不再变化； C、v正(CO2)= v逆(FeO) ③T1温度下，向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2，反应过程中CO和CO2物质的量与时间的关系如图乙所示。则CO2的平衡转化率为 ，平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为 。

⑶在恒温条件下，起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、乙为恒压容器)，均进行反应：N2+3H22NH3，有关数据及平衡状态特定见下表。 容器 甲 乙 2 mol N2 a mol N2 来源起始投入 3 mol H2 b mol H2 来源学科网达平衡时 0mol NH3 0mol NH3 1.5mol NH3 1.2mol NH3 同种物质的体积分数相同 §X§X§K][来源学§科§网Z:Zxxk.Com]起始时乙容器中的压强是甲容器的 倍。

⑷一定条件下，2.24L(折算为标准状况)N2O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应，放出bkJ热量。生成的3种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度是反

1

6

应前气体密度的 倍。请写出该反应的热化学方程式 7

。

3、（15分）科学家利用“组合转化”等技术对CO2进行综合利用。如用H2 和CO2在一定条件下可以合成乙烯：6H2（g）＋2CO2（g）

CH2＝CH2（g）＋4H2O（g） △H=a kJ/mol

（1）已知：①H2和CH2＝CH2的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol ②H2O（g）= H2O（l）△H=- 44 kJ/mol 则a＝ kJ/mol。

（2）不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法不正确的是 （填序号）。 ①M点的速率最大

②温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率增大 ③M点时平衡常数比N点时平衡常数大

④为提高 CO2的转化率应在尽可能低的温度下进行 反应

（3）若在密闭容器中充入体积比为 3∶1的 H2 和

CO2，则图中M点时，产物CH2＝CH2的体积分数为 ；若要进一步提高乙烯的体积分数，可采取的措施有 。

（4）科学家开发了一种新型陶瓷（主要成分为Li4SiO4），在500℃时可高效吸收CO2，同时生成 Li2CO3；该材料在 700℃时可再生循环。请写出表示该过程的化学方程式______________。

（5）利用高温电解技术可将CO2转化为高热值的燃料CO:

考① 电极a发生 （填“氧化”或“还原”）反应。

② 高温电解的总反应的化学方程式为_____________。 4、（14分）淮南是我国重要的煤炭生产基地，通过煤的气化和液化，能使煤炭得以更广泛的应用。

I．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡： CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g） （1）向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O（g），800℃时测得部分数据如下表。 t/min n（CO）/mol 0 0.80 1 1.04 0.64 2 0.90 0.50 3 0.70 0.30 4 0.70 0.30 n（H2O）/mol 1.20 则从反应开始到2min时，用H2表示的反应速率为 ；该温度下反应的平衡常数K= （小数点后保留1位有效数字）。 （2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、3mol H2O（g）、2molCO2（g）、2mo1 H2（g），此时v正 v逆（填“>” “<” 或 “=”）。 II．已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（l）的燃烧热分别为283 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1、726 kJ·mol-1。

（3）利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为 。 （4）依据化学反应原理，分析升高温度对制备甲醇反应的影响 。

2

III．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如右图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温

—

下能传导O2。

（5）以己烷（C6H14）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式 。

—

（6）已知一个电子的电量是1.602×1019C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×104C的电量时，生成标况下氢气的体积为 L。

5、 N2、NO、NO2、等是中学课本中重要的物质，有着重要的用途： （1）已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)2H2O(1) ΔH＝－571.6 kJ/mol

写出常温、常压下，N2在催化剂条件下与水反应的热化学反应方程式 。

(2)汽车排气管上安装催化转化器，发生如下反应：

2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g) △H<0，若在一定温度下，将1.4mol NO、1.2molCO充入2L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示。

①能说明该反应已达到平衡状态的是________________（填字母）；

a．2v正(NO)= v逆(N2) b．c(CO2)= c(CO)

c．气体总压不变 d．混合气体的相对分子质量 ②该反应的化学平衡常数K= ；

③从反应开始到5min，生成了N2 0.05mol，则5min 内v(CO2)= ______________，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.8mol，平衡将______ 移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

④20min时，若改变反应条件，导致CO浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是____(填序号)。 a.缩小容器体积 b.增加NO的浓度 c.升高温度 d.加入催化剂

（3）利用NO2可制备N2O5，原理如图2所示。N2O5在电解池的 （填“阴”或“阳”）极区生成，其电极反应式为 。

6、.（14分）锰的化合物是优良的催化剂，可用于干电池原料生产等。

(1)锌锰干电池的反应为2MnO2 +Zn+2NH4Cl =2 MnO(OH) +Zn(NH3)2Cl2，MnO(OH)中锰元素的化合价为 。

(2)向废电池还原后的废液（含有Mn2+、Fe2+、Zn2+_等）中逐滴滴加Na2S溶液，最先生成的沉淀为 （填化学式）。[已知Ksp(MnS)=1.4×10-1 5，Ksp(ZnS)=2.9×10 -25，Ksp(FeS)=6．0×10-18]

(3) Mn2+催化H202分解：2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H1，其反应机理如下：

3

①已知反应Ⅱ为MnO2(s)+H2O2(1) +2H+( aq)=Mn2+(aq) +O2(g)+2H2O(1) △H2。写出反应 I的热化学方程式（焓变用△H1和△H2表示）： 。

②某温度时，向10 mL0.4 mol．L-1 H2O2液中滴入1滴MnSO4发生分解：2H2O2 =2H2O+O2，测得不同时刻生成O2的体积(已折算为标准状况下的体积)如下表：

0～2 min时反应速率比2～4 min时的快，其原因是 0～6 min的平均反应速率v(H2O2)= （忽略溶液体积的变化）。 (4)锰基催化剂是合成甲醇、二甲醚的催化剂。已知：

①反应I的正反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。 ②反应Ⅱ的平衡常数表达式为 。 7、（14分）化学反应与能量以及化学平衡原理是中学化学学习的重要内容。请回答下列问

题： Ⅰ．（1）己知：CH4、H2的燃烧热（△H）分 别为－890．3 kJ／mol、－285．8kJ／mol， 则CO2和H2反应生成CH4和H2O（l）的热 化学方程式是 。 （2）设想以N2和H2为反应物，以溶有A的

稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电 能，又能固氮的新型燃料电池，装置如右图

所示。电池正极的电极反应式是 ，A是______________。 Ⅱ．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇，

反应方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

（1）下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是_______（填序号）。 A．一定条件下，单位时间内消耗1 mol CO，同时生成1 mol CH3OH B．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等 C．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变 D．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

（2）右下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的焓变△H_______0 （填“＞”、“＜”或“＝”）。 ②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2 （填“＞”、“＜”或“＝”）。 ③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 _________。 A．升高温度

B．将CH3OH（g）从体系中分离 C．使用合适的催化剂

D．充入He，使体系总压强增大

4

答案

2、(15分)答案：

催化剂

⑴4NH3+5O2 ========== 4NO+6H2O(2分) ⑵①放热(2分) △

②A (2分)

225

③3 (2分)，33 (2分)

⑶0.8(2分)

－

⑷4N2O(g)+2CO(g)==4N2(g)+2CO2(g) + O2(g) △H=－60b kJ·mol1(3分) 3

、

4、（1）0.075mol?L-1?min-1（2分） 1.2（2分） （2）<（2分） （3）CO（g）+ 2H2（g）＝CH3OH（l）△H = —129 kJ·mol-1（2分） （4）升高温度使反应速率加快，平衡左移，CH3OH产率减小（2分） （5）C6H14－38e－+19O2—＝6CO2 + 7H2O（2分）； （6）2.24（2分） 5、（1）2N2(g)＋6H2O(1) 4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝+1530.0kJ/mol （2）①cd ②0.1 ③0.01 mol·L-1·min-1 向左 ④c (3) 阳（1分） NO2 – e- + HNO3 = N2O5 + H+ 6、

7、（14分，每空2分） Ⅰ．（1） CO2 (g) + 4H2(g)＝CH4(g) + 2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ/mol （2）N2 + 8H+ + 6e－＝2NH4+ 氯化铵（或NH4Cl） Ⅱ．（1）A （2）① ＜ ②＜ ③B

5