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1、等效平衡填空题1 一解答题(共10小题)1有a、b两个密闭容器,已知a容器的容积不变,b容器中的活塞可以上下移动,以保持内外压强相等在相同条件下将3molA,1molB分别同时混合于a、b两容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)回答下列问题:(1)达平衡时,a中A、C的浓度分别M mol/L和N mol/L,b中A、C的浓度分别为m mol/L和n mol/L,则M m;(填“”,“”或无法比较)(2)若将2molC和2molD充入a中,保持温度不变,平衡时C的浓度为Ymol/L,则Y和N之间的关系为Y N;(填“”,“”或无法比较)(3)若将4molC和2molD充入a中,
2、保持温度不变,平衡时A的浓度为W mol/L,则W与M的关系是A、W=2M B、WM C、MW2M D、W2M(4)保持温度不变,按下列比例分别充入a,b两容器中,达到平衡后a中C的浓度仍为N mol/L的是,b中C的浓度仍为n mol/L的是6molA+2molB 3molA+2molC 2molC+1molB+1molD2molC+1molD 1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molD2在一个固定体积的密闭容器内,保持一定的温度发生以下反应:H2+Br22HBr已知加入1molH2和2molBr2 时,达到平衡状态生成amolHBr在相同条件下,且保持平衡时的各物质的百分含
3、量相同,则填写下列空白:编号起始状态(mol)平衡时HBr物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a24010.5amn(n2m)3氮及其化合物与我们的吃、穿、住、行、健康等都有着密切的联系,也是高中化学学习中重要的一部分请回答下列问题:I(1)现有一支15mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体3mL则通入氧气的体积可能为(2)一定条件下,某密闭容器中发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)起始浓度( mol/L)C(NH3)C(O2)C(NO)C(H2O)甲1200乙4800丙0.2xyz恒温恒容下,平衡时NH
4、3的转化率甲乙(填“”、“=”、或“”)恒温恒容下,若要使丙与甲平衡时各组分浓度相同,则x=,y=,z=(3)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中分别充入等量NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)H0恒温恒容下反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量分别为a1和a2;已知T1T2,则a1a2A大于 B小于 C等于 D以上都有可能(4)2.24L(标准状况)氨气被200mL 1mol/L HNO3溶液吸收后,反应后溶液中的离子浓度关系是三氟化氮(NF3)是一种新型的电子材料,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其生成物有HF、NO、HNO3根据要求回答下列问题:
5、(1)写出该反应的化学方程式:反应过程中,氧化剂和还原剂物质的量之比为(2)若反应中生成0.2mol HNO3,转移的电子数目为41909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨2007年化学家格哈德埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程,示意如图:(1)图表示生成的NH3离开催化剂表面,图和图的含义分别是,(2)已知:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g);H=1266.8kJ/molN2(g)+O2(g)2NO(g);H=+180.5kJ/mol,氨催化氧化的热化学方程式为(3)500下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应隔板固定不动,活塞可自由移动当合成
6、氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0mol N2,0.4mol H2,0.4mol NH3,此时容积为2.0L则此条件下的平衡常数为;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36mol N2,平衡将(填“正向”、“逆向”或“不”)移动向A、B两容器中均通入x mol N2和y mol H2,初始A、B容积相同,并保持温度不变若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同,则x与y之间必须满足的关系式为5在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),已知将2molX 和1molY充入该容器中,反应在绝热条件下达到平衡时,Z 的物质的量为pmol回答下列问题:(1)若
7、把2molX 和1molY 充入该容器时,处于状态I,达到平衡时处于状态II(如图1),则该反应的熵变S 0(填:“,=”)该反应在(填:高温或低温)条件下能自发进行(2)该反应的vt图象如图2中左图所示若其他条件不变,仅在反应前加入合适的催化剂,则其vt图象如图2中右图所示以下说法正确的是a1a2b1b2t1t2 图2中阴影部分面积更大 两图中阴影部分面积相等(3)若该反应在容积可变的密闭容器中发生,在温度为T1、T2时,平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如右上图所示下列说法正确的是AA、C 两点的反应速率:ACBA、C 两点的气体密度:ACCB、C 两点的气体的平均相对分子质量:BCD由
8、状态B 到状态A,可以用加热的方法(4)工业制取水煤气的过程中会伴随:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0的副反应,在500,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述反应,达到平衡后下列关系正确的是实验编号反应物投入量平衡时H2浓度吸收或放出的热量反应物转化率A1、1、0、0c1Q11B0、0、2、2c2Q22C2、2、0、0c3Q33A2c1=c2=c3 B2Q1=Q2=Q3 C1=2=3 D1+2=1(5)图3表示上述反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是(写出一种)若t4
9、时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)6碳和氮是动植物体中的重要组成元素,向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应,氮氧化物会产生光化学烟雾,目前,这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容(1)用活性炭还原法处理氮氧化物有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器(固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T1)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:n/molt/minNON2CO202.00
10、00101.160.420.42200.800.600.60300.800.600.60根据表中数据,计算T1时该反应的平衡常数为(保留两位小数)若某一时刻,容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2,此时v(正)v(逆)(填“、=”)下列各项能判断该反应达到平衡状态的是(填序号字母)Av(NO)(正)=2v(N2)(逆) B容器内CO2和N2的体积比为1:1C混合气体的平均相对分子质量保持不变 D容器内压强保持不变一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率(填“增大”、“不变”或“减小”)(2)在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应:H2(
11、g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线如图1所示若在t0时改变一个条件,使曲线变成曲线,则改变的条件是;若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L(其他条件不变),请在图中画出c(CO)随反应时间t变化的曲线(3)已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)H=41.2kJ/mol,850时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图2所示:下列说法正确的是(填序号)A达到平衡时,氢气的物质的量是0.12molB达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量C第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小D
12、第8min时,若充入氦气,会导致v正(CO)v逆(H2O)(4)850时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,amol CO2和bmol H2若达平衡时各组分体积分数都与(3)中平衡时相同,则a=mol,b=mol7在3个温度、容积相同的1L密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得一分钟后反应达到平衡时的有关数据如下已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=92.4kJmol1:容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度(molL1)c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体
13、系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率a1=25%23(1)由以上数据,甲、乙、丙达平衡时,N2的浓度大小关系为,从反应开始到达到平衡,甲中以H2表示的反应速率是(2)该温度下,丙中反应2NH3N2+3H2的平衡常数是(3)a+b92.4(填“”、“”或“=”,下同);1+31(4)若要使甲重新达平衡后比值变小,其他条件可采用A使用催化剂 B增大氮气浓度C升高温度 D缩小容器体积8在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应:2A(g)+B(g)2C(g)+D(s),已知将2molA和1molB充入该容器中,反应在某温度下达到平衡时,C的物质的量为Wmol,C在平衡混合气体中体积分数为n%(1)若把
14、2molA和1molB充入该容器时,处于状态,达到平衡时处于状态(如图),则该反应的正反应是反应(2)若降低原平衡体系温度,当再次达到平衡后,测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变,试解释形成这种结果的可能原因是(3)若将原容器改为容积可变的容器,在一定温度和常压下,将2molA和1molB充入该容器中,建立平衡之后,B的物质的量浓度为a mol/L、现持续增大压强,当:当压强为原来1.5倍时,B的平衡时物质的量浓度为m mol/L,测得m1.5a;当压强为原来10倍时,B的平衡时物质的量浓度为n mol/L,测得n10a;试解释形成第种结果的可能原因是、再将2molA和1mo
15、lB充入该容器中,则反应速率(Y)与时间(X)关系图象可表示为(4)若维持该题原条件不变,仅从生成物开始配比,要求达到平衡时,C的物质的量仍为Wmol则D的起始物质的量n(D) 应满足的条件是(用含有W的代数式表示)9工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键的步骤其反应为:SO2(g)+O2(g)SO3(g)H=98kJmol1一定温度时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO2和O2,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的部分数据见表反应时间/minn(SO2)/moln(O2)/mol02151.2100.4150.8(1)保持温度不变,向平衡后的容器中再充入1mo
16、l SO2和0.5mol O2,再次答平衡后,mol/Lc(O2)mol/L(2)保持其他条件不变,若起始时向容器中充入2mol SO3,达到平衡时吸收kJ的热量10甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、髙效等优良的性能(1 )CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H20(g)H=49.0kJmol12CH3OH(g)=CH30CH3(g)+H20(g)H=23.5kJmol1则CO2与H2反应合成二甲醚的热化学方程式为(2 )若反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H
17、20(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加人一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如表所示:物质CH3OCH3(g)H20(g)浓度(molL1)0.600.60比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正)v(逆)(填“”“”或“=”)若加入甲醇后经10min反应达到平横,则平衡后c(CH3OH)=,该时间内反应速率v(CH3OCH3)=(3 )工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=90.8kJmol1若在温度相同、容积均2L的3个容器中,按不同方式投人反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时如下:容器甲2乙丙反应物投入量1molCO
18、、2molH21molCH3OH2molCO、4molH2CH3OHc1=0.25c2c3反应的能量变化放出Q1kJ吸收Q2kJ放出Q3kJ平衡常数K1K2K3反应物转化率a1a2a3下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是;Av正(H2)=2v逆(CH3OH)Bn(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1C混合气体的密度不变D混合气体的平均相对分子质量不变E容器的压强不变下列说法正确的是A、c1=c2 B、Q1=Q2 C、K1=K2 D、a2+a3100%如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图:各阶段的平衡常数如下表所示:t1t2t4t5t5t6t7t8K4K5K6
19、K7K4、K5、K6、K7之间的关系为(用“”、“”或“=”连接)反应物的转化率最大的一段时间是等效平衡填空题1 参考答案与试题解析一解答题(共10小题)1(2016春合肥校级期中)有a、b两个密闭容器,已知a容器的容积不变,b容器中的活塞可以上下移动,以保持内外压强相等在相同条件下将3molA,1molB分别同时混合于a、b两容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)回答下列问题:(1)达平衡时,a中A、C的浓度分别M mol/L和N mol/L,b中A、C的浓度分别为m mol/L和n mol/L,则M m;(填“”,“”或无法比较)(2)若将2molC和2molD充入a中,
20、保持温度不变,平衡时C的浓度为Ymol/L,则Y和N之间的关系为Y N;(填“”,“”或无法比较)(3)若将4molC和2molD充入a中,保持温度不变,平衡时A的浓度为W mol/L,则W与M的关系是CA、W=2M B、WM C、MW2M D、W2M(4)保持温度不变,按下列比例分别充入a,b两容器中,达到平衡后a中C的浓度仍为N mol/L的是,b中C的浓度仍为n mol/L的是6molA+2molB 3molA+2molC 2molC+1molB+1molD2molC+1molD 1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molD【分析】(1)a保持容积不变,为等容变化,b保持内
21、外压强相等,为等压变化,发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)是气体物质的量减少的反应,故b相当于在a平衡的基础上加压,平衡右移,平衡移动不能消除A的浓度增大,到达新平衡时的浓度高于原平衡,据此解答;(2)将2 mol C和2 mol D充入a中相当于开始充入3 mol A+1 mol B,平衡时再充入1mol的D,平衡向消耗C的方向移动,所以C的浓度减少;(3)若将4molC和2molD充入a中,相当于开始充入6 mol A+2 mol B,压强增大,平衡向右移动,反应物转化率增大,参加反应的A的物质的量大于原平衡的2倍,平衡移动不能消除A的浓度增大,到达新平衡时的浓度高于原平衡;
22、(4)要想达到平衡后a中C的浓度仍为N molL1,与原体系是等效平衡,等温等容的条件下,相同物质的投料量相等;等温等压的条件下,相同物质的投料量相等【解答】解:(1)a保持容积不变,为等容变化,b保持内外压强相等,为等压变化,发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)是气体物质的量减少的反应,故b相当于在a平衡的基础上加压,平衡右移,平衡移动不能消除A的浓度增大,到达新平衡时的浓度高于原平衡,故b中平衡时A的浓度大于a中A的平衡浓度,即Mm,故答案为:;(2)将2 mol C和2 mol D充入a中相当于开始充入3 mol A+1 mol B,平衡时再充入1mol的D,平衡向消耗C的方
23、向移动,所以C的浓度减少,所以小于N molL1,故答案为:;(3)若将4molC和2molD充入a中,相当于开始充入6 mol A+2 mol B,压强增大,平衡向右移动,反应物转化率增大,参加反应的A的物质的量大于原平衡的2倍,平衡时A的浓度小于原平衡的2倍,平衡移动不能消除A的浓度增大,到达新平衡时的浓度高于原平衡,故MR2M,故选:C;(4)保持温度不变,按下列比例分别充入a、b两容器中,达到平衡后a中C的浓度仍为N molL1,一边倒转化为同一物质,物质的量相同2molC+1molD 1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molD相当于3mol A、1mol B;要想b中
24、C的浓度仍为n molL1,转化为相同物质的物质的量成比例,6molA+2molB、2molC+1molD、1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molD转化为A与B的物质的量之比3:1,故选:;【点评】本题考查化学平衡移动与计算,难度中等,注意利用等效思想设计平衡建立的途径,(1)中A的浓度比较为易错点,学生容易根据平衡移动分析判断a中浓度大,忽略体积的减小,注意根据平衡移动原理或平衡常数理解2(2016春桐城市校级月考)在一个固定体积的密闭容器内,保持一定的温度发生以下反应:H2+Br22HBr已知加入1molH2和2molBr2 时,达到平衡状态生成amolHBr在相同条件下
25、,且保持平衡时的各物质的百分含量相同,则填写下列空白:编号起始状态(mol)平衡时HBr物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a2402a00.510.5amn(n2m)2(n2m)a(nm)【分析】容积固定的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:Br2(g)+H2(g)2HBr(g),反应前后气体体积不变,把容器内的物质都转化为反应物,如果与原来加入的量成比例,则为等效平衡,平衡时各组分的体积分数不变;据此分析【解答】解:已知加入1molH2和2molBr2 时,达到平衡状态生成amolHBr,根据等效平衡原理:加入2molH2和4molBr2 时,反应物的起始量是原来的2倍,则平衡
26、时HBr的量是原平衡的2倍,即HBr的物质的量为2amol,故答案为:2a;若平衡时HBr的物质的量为0.5amol,则平衡时HBr的量是原来平衡HBr的物质的量的一半,所以起始时应加入0.5mol H2和1mol Br2,已知起始时有HBr1mol,相当于有0.5mol H2和0.5mol Br2,所以还需0.5molBr2,故起始时只需加入0.5molBr2,故答案为:0;0.5;若开始时加入m mol H2和nmol Br2,设起始HBr的物质的量应当为x,则(m+):(n+)=1:2,所以x=2(n2m),全部折算成反应物后有H2的物质的量为m+=nm,则平衡时HBr的物质的量为:=,
27、所以n(HBr)=a(nm),故答案为:2(n2m);a(nm);【点评】本题考查了化学平衡的计算,注意利用等效平衡原理解答,难度中等3(2015山西模拟)氮及其化合物与我们的吃、穿、住、行、健康等都有着密切的联系,也是高中化学学习中重要的一部分请回答下列问题:I(1)现有一支15mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体3mL则通入氧气的体积可能为9mL和14.25mL(2)一定条件下,某密闭容器中发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)起始浓度( mol/L)C(NH3)C(O2)C(NO)C(H2O)甲1200乙4
28、800丙0.2xyz恒温恒容下,平衡时NH3的转化率甲乙(填“”、“=”、或“”)恒温恒容下,若要使丙与甲平衡时各组分浓度相同,则x=1,y=0.8,z=0.2(3)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中分别充入等量NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)H0恒温恒容下反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量分别为a1和a2;已知T1T2,则a1Da2A大于 B小于 C等于 D以上都有可能(4)2.24L(标准状况)氨气被200mL 1mol/L HNO3溶液吸收后,反应后溶液中的离子浓度关系是c(NO3)c(H+)c(NH+4)c(OH)三氟化氮(NF3)是一种新型的电
29、子材料,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其生成物有HF、NO、HNO3根据要求回答下列问题:(1)写出该反应的化学方程式:3NF3+5H2O=9HF+2NO+HNO3反应过程中,氧化剂和还原剂物质的量之比为2:1(2)若反应中生成0.2mol HNO3,转移的电子数目为2.408×1023或0.4NA【分析】(1)根据化学反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3进行计算,剩余的可能是一氧化氮也可能时氧气,进行讨论;(2)乙中的物质的量比甲的大,利用压强对化学平衡的影响来分析;根据等效平衡可知,丙中转化为起始量与甲中的起始量相同;(3)恒温恒容下反应相同时间,T1T2,两个
30、密闭容器中分别充入等量NO2,由pV=nRT可知,两个容器中的压强可能相等或不等;(4)2.24L(标准状况)氨气被200mL 1mol/L HNO3溶液吸收后,得到等浓度的硝酸铵和硝酸溶液,根据铵根离子能水解,可以写出溶液中离子浓度关系;(1)根据反应物、生成物书写方程式,该反应中N元素化合价由+3价变为+2价、+5价,则NF3既是氧化剂又是还原剂,根据得失电子相等确定氧化剂和还原剂的物质的量之比;(2)根据硝酸和转移电子之间的关系式计算【解答】解:(1)根据化学反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知,一氧化氮和氧气按4:3反应,如果剩余的是一氧化氮,则参加反应的一氧化氮为12mL,则
31、需氧气的体积为mL=9mL,如果剩余的是氧气,则参加反应的氧气为15×mL=11.25mL,则需要氧气的总量为11.25mL+3mL=14.25mL,故答案为:9mL和14.25mL;(2)乙中的物质的量比甲的大,压强越大,化学平衡逆向移动的程度大,则乙的转化率小,故答案为:;根据等效平衡可知,丙中转化为起始量与甲中的起始量相同,则 4NH3(g)+5O2g)4NO(g)+6H2O(g),起始1 2丙 0.2 x y z则0.2+y=1,0.2+z=1,x+z=2,解得x=1,y=0.8,z=1.2,故答案为:1;0.8;1.2;(3)恒温恒容下反应相同时间,T1T2,两个密闭容器中
32、分别充入等量NO2,由pV=nRT可知,两个容器中的压强相等时,a1=a2,若P1P2,a1,a2,若P1P2,a1,a2,则以上都有可能,故答案为:D;(4)2.24L(标准状况)氨气被200mL 1mol/L HNO3溶液吸收后,得到等浓度的硝酸铵和硝酸溶液,根据铵根离子能水解,可以写出溶液中离子浓度关系为c(NO3)c(H+)c(NH+4)c(OH),故答案为:c(NO3)c(H+)c(NH+4)c(OH);(1)反应物是NF3和水,生成物是HF、NO、HNO3,该反应中N元素化合价由+3价变为+2价、+5价,根据转移电子守恒及原子守恒配平方程式为3NF3+5H2O=9HF+2NO+HN
33、O3,该反应中NF3既是氧化剂又是还原剂,氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1,故答案为:3NF3+5H2O=9HF+2NO+HNO3;2:1;(2)3NF3+5H2O=9HF+2NO+HNO3中硝酸和转移电子之间的关系为1:2,所以若反应中生成0.2mol HNO3,转移的电子数目=0.2mol×2×NA/mol=2.408×1023或0.4NA,故答案为:2.408×1023或0.4NA【点评】本题较难,考查化学平衡、电离、水解、离子浓度的比较、NO的化学性质、根据反应中转移电子配平方程式、再结合方程式中各个物理量之间的关系式计算等知识点,注意NF3
34、的作用,为易错点4(2015滕州市校级二模)1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨2007年化学家格哈德埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程,示意如图:(1)图表示生成的NH3离开催化剂表面,图和图的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面,在催化剂表面,N2、H2中化学键断裂(2)已知:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g);H=1266.8kJ/molN2(g)+O2(g)2NO(g);H=+180.5kJ/mol,氨催化氧化的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=905.8kJ/mol(3)500下,在A、B
35、两个容器中均发生合成氨的反应隔板固定不动,活塞可自由移动当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0mol N2,0.4mol H2,0.4mol NH3,此时容积为2.0L则此条件下的平衡常数为10;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36mol N2,平衡将逆向(填“正向”、“逆向”或“不”)移动向A、B两容器中均通入x mol N2和y mol H2,初始A、B容积相同,并保持温度不变若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同,则x与y之间必须满足的关系式为x=y【分析】(1)图是表示N2、H2被吸附在催化剂的表面;图则表示在催化剂表面,N2、H2中的化学键断裂;(2)利用盖斯
36、定律,把第二个热化学方程式两边扩大2倍,然后两个方程式相加就可以得到氨催化氧化的热化学方程式;(3)依据平衡常数概念计算,用平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积;依据计算的浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向;依据化学平衡三段式列式计算A的体积分数相等列式计算【解答】解:(1)分析题中图可以知道,图表示N2、H2被吸附在催化剂表面,而图表示在催化剂表面,N2、H2中化学键断裂,故答案为:N2、H2被吸附在催化剂表面;在催化剂表面,N2、H2中化学键断裂;(2)已知:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)H=1 266.8kJ/mol N2(g)+O2(g
37、)=2NO(g)H=+1 80.5kJ/mol +×2得:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=905.8kJ/mol故答案为:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=905.8kJ/mol;(3)若在某件下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在容器B中达到平衡,测得容器中含有1.0mol N2,0.4mol H2,0.4mol NH3,此时容积为2.0L则此条件下的平衡常数K=10;保持温度和压强不变,向此容器内通入0.36mol N2,此时容器体积为2.4L,所以Q(c)=10.610,反应逆向进行;故答案为:10; 逆向;向
38、A、B两容器中均通入x mol N2和y mol H2,初始A、B容积相同,并保持温度不变设A容器中消耗N2物质的量amol,B容器中消耗N2物质的量为bmol,A容器中 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),起始量(mol) x y 0变化量(mol) a 3a 2a平衡量(mol) xa y3a 2aB容器中 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),起始量(mol) x y 0变化量(mol) b 3b 2b平衡量(mol) xb y3b 2b若要平衡时保持N2气体在A、B两容器中的体积分数相等,=,x:y=(ba):(ba),则x:y=1:1,则起始通入容器中的N2的物质的量x mol
39、与B的物质的量y mol之间必须满足的关系式为x=y=1;故答案为:x=y【点评】本题主要考查了反应原理、热化学方程式的书写、平衡移动的判断、等效平衡的应用等知识点,中等难度,注意等效平衡原理的应用5(2015绍兴二模)在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),已知将2molX 和1molY充入该容器中,反应在绝热条件下达到平衡时,Z 的物质的量为pmol回答下列问题:(1)若把2molX 和1molY 充入该容器时,处于状态I,达到平衡时处于状态II(如图1),则该反应的熵变S 0(填:“,=”)该反应在低温(填:高温或低温)条件下能自发进行(2)该反应的vt图
40、象如图2中左图所示若其他条件不变,仅在反应前加入合适的催化剂,则其vt图象如图2中右图所示以下说法正确的是a1a2b1b2t1t2 图2中阴影部分面积更大 两图中阴影部分面积相等(3)若该反应在容积可变的密闭容器中发生,在温度为T1、T2时,平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如右上图所示下列说法正确的是BDAA、C 两点的反应速率:ACBA、C 两点的气体密度:ACCB、C 两点的气体的平均相对分子质量:BCD由状态B 到状态A,可以用加热的方法(4)工业制取水煤气的过程中会伴随:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0的副反应,在500,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2
41、、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述反应,达到平衡后下列关系正确的是AD实验编号反应物投入量平衡时H2浓度吸收或放出的热量反应物转化率A1、1、0、0c1Q11B0、0、2、2c2Q22C2、2、0、0c3Q33A2c1=c2=c3 B2Q1=Q2=Q3 C1=2=3 D1+2=1(5)图3表示上述反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是升高温度,或增加水蒸汽的量,或减少氢气的量(写出一种)若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)
42、【分析】(1)正反应为气体物质的量减小的反应,容器的容积不变,由图可知,状态的压强大于状态压强的2倍,反应在绝热条件下进行,说明正反应为放热反应;正反应后气体的物质的量减少,所以混乱度减小,HTS0反应自发进行;(2)加入催化剂,反应速率加快,到达平衡的时间缩短,平衡不移动,阴影部分为反应物浓度变化量,则两图中阴影部分面积相等;(3)AA、C两点都在等温线上,压强越大,反应速率越快;BA、C两点都在等温线上,反应前后气体物质的量不变,压强越大,容器的容积越小,而混合气体总质量不变;CB、C两点X的体积分数相同,则相同组分的体积分数相同;D压强相同,升高温度,化学平衡向吸热反应移动;(4)各物质
43、起始物质的量均为1:1等于化学计量数之比,结合方程式可知,故平衡时n(CO)=n(H2O)、n(CO2)=n(H2),由于500时平衡常数K=9可知,平衡时n(CO2)n(CO),则转化率不是50%;B中转化到左边可以得到2molCO、2molH2O,恒温恒容下B、C是完全等效平衡,平衡时相同物质的浓度相同、物质的量相同;恒温恒容下,C等效为在A的基础上增大压强,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率相等、相同物质的含量相等;(5)在t2时刻后CO的浓度减小、CO2浓度增大,平衡向正反应方向移动,可以通过改变温度、改变水蒸气或氢气的量实现;t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两
44、倍,则体积变为原来的一半,瞬间浓度分别增大为原来的2倍,由于反应前后气体系数相等,平衡不移动【解答】解:(1)正反应为气体物质的量减小的反应,容器的容积不变,由图可知,状态的压强大于状态压强的2倍,反应在绝热条件下进行,说明正反应为放热反应,则H0;正反应后气体的物质的量减少,所以混乱度减小,则S0,HTS0反应自发进行,该反应在低温条件下能自发进行,故答案为:;低温;(2)加入催化剂,反应速率加快,所以b1b2,到达平衡的时间缩短,所以t1t2,平衡不移动,阴影部分为反应物浓度变化量,则两图中阴影部分面积相等,故答案为:;(3)A A、C两点都在等温线上,压强A点小于C点,压强越大速率越快,
45、所以反应速率AC,故A错误;B A、C两点都在等温线上,反应前后气体物质的量不变,压强越大,容器的容积越小,而混合气体总质量不变,所以气体密度:AC,故B正确;C B、C两点X的体积分数相同,则相同组分的体积分数相同,所以气体的平均相对分子质量相同,故C错误;D 由状态B到状态A,压强相同,温度不同,正反应为放热反应,升高温度化学平衡向吸热反应移动,X的体积分数增大,所以可以通过升温使状态B到状态A,故D正确;故答案为:BD;(4)各物质起始物质的量均为1:1等于化学计量数之比,结合方程式可知,故平衡时n(CO)=n(H2O)、n(CO2)=n(H2),由于500时平衡常数K=9可知,平衡时n
46、(CO2)n(CO),则转化率不是50%;B中转化到左边可以得到2molCO、2molH2O,恒温恒容下B、C是完全等效平衡,平衡时相同物质的浓度相同、物质的量相同,则:c2=c3,B、C平衡时n(CO2)n(CO),转化率不是50%,故Q2Q3,设平衡时CO为ymol,则3=,2=,故3+2=1,可推知32;恒温恒容下,C等效为在A的基础上增大压强,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率相等、相同物质的含量相等,则:1=3,c3=2c1,Q3=2Q1,结合上述分析可知:2c1=c2=c3 ,Q3=2Q1Q2=Q3 ,1=32 ,1+2=1,故选:AD;(5)在t2时刻CO的浓度减小、
47、CO2浓度增大,平衡向正反应方向移动,且CO和CO2浓度变化有接触点,所以可以通过改变升高温度、增大水蒸气的量或减少氢气的量实现;t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,则体积变为原来的一半,瞬间浓度分别增大为原来的2倍,由于反应前后气体系数相等,平衡不移动,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线如图:,故答案为:升高温度,或增加水蒸汽的量,或减少氢气的量;【点评】本题考查化学平衡计算、化学平衡移动原理、平衡状态判断、化学平衡图象等,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础6(2015秋成都校级期末)碳和氮是动植物体中的重要组成元素,向大气中过度排放二氧化碳会造成温
48、室效应,氮氧化物会产生光化学烟雾,目前,这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容(1)用活性炭还原法处理氮氧化物有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器(固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T1)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:n/molt/minNON2CO202.0000101.160.420.42200.800.600.60300.800.600.60根据表中数据,计算T1时该反应的平衡常数为0.56(保留两位小数)若某一时刻,容器中有1.2molC、1.2molN
49、O、0.75molN2和1.08molCO2,此时v(正)=v(逆)(填“、=”)下列各项能判断该反应达到平衡状态的是AC(填序号字母)Av(NO)(正)=2v(N2)(逆) B容器内CO2和N2的体积比为1:1C混合气体的平均相对分子质量保持不变 D容器内压强保持不变一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率不变(填“增大”、“不变”或“减小”)(2)在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线如图1所示若在t0时改变一个条件,使曲线变成曲线,则改变的条件是加入催化剂;若在t0时刻将容器体积快速压
50、缩至2L(其他条件不变),请在图中画出c(CO)随反应时间t变化的曲线(3)已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)H=41.2kJ/mol,850时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图2所示:下列说法正确的是C(填序号)A达到平衡时,氢气的物质的量是0.12molB达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量C第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小D第8min时,若充入氦气,会导致v正(CO)v逆(H2O)(4)850时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,amol CO2和bmo
51、l H2若达平衡时各组分体积分数都与(3)中平衡时相同,则a=3mol,b=3mol【分析】(1)根据表中数据可知,20min时处于平衡状态,再根据K=计算平衡常数;计算此时浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若QcK,反应向正反应进行,若QcK,反应向逆反应进行,进而判断v(正)、v(逆)相对大小;可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡;一定温度下,NO的起始浓度增大,等效为增大压强,反应前后气体的物质的量不变,平衡不移动,NO的转化率不变;(2)
52、若在t0时改变一个条件,使曲线变成曲线,改变条件瞬间CO浓度不变,平衡时CO的浓度不变,改变条件不影响平衡移动,同时缩短到达平衡的时间,升高温度影响平衡移动,反应为气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,但CO的浓度会增大,应是使用催化剂;若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L(其他条件不变),瞬间CO的浓度变为=3mol/L,增大压强最终平衡不移动,反应物转化率不变,故平衡时CO的浓度为=4.5mol/L,反应速率加快,缩短到达平衡时间;(3)A由图可知,平衡时c(CO)=0.2mol/L0.08mol/L=0.12mol/L,利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算c(H2),再根据n=cV计算n(H2);B850时该反应的反应热H41.2kJ/mol;C该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动;D第8min时,若充入氦气,恒温恒容下,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动;(4)改变起始投料量达平衡时各组分体积分数都与(3)中平衡时相同,则为等效平衡,反应前后气体体积不变,按化学计量数转化到方程式左边满足投料量比相同,
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