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1、1 题型六 化学反应速率与化学平衡 1.80 时,在 2 L 密闭容器中充入 0.40 mol N2O4,发生反应 N2O4(g)2NO2(g)H=+Q kJmol-1(Q0),获得如下数据:时间/s 0 20 40 60 80 100 0.00 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30 下列判断正确的是()A.升高温度该反应的平衡常数 K 减小 B.2040 s 内,v(N2O4)=0.004 molL-1s-1 C.反应达平衡时,吸收的热量为 0.30Q kJ D.100 s 时再通入 0.40 mol N2O4,达到新平衡时 N2O4的转化率增大 答案 C 解析该反应为吸热反应,
2、升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数 K 增大,A 错误。2040 s内,v(NO2)=-=0.004 molL-1s-1,v(N2O4)=v(NO2)=0.002 molL-1s-1,B 错误。浓度不变时,说明反应已达平衡,此时,生成 NO2 0.30 molL-12 L=0.60 mol,由热化学方程式可知,生成 0.6 mol NO2吸收热量 0.3Q kJ,C 正确。100 s 时再通入 0.40 mol N2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率减小,D 错误。2.某密闭容器中充入等物质的量的 A 和 B,一定温度下发生反应 A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡
3、后,在不同的时间段,分别改变影响反应的一个条件,测得容器中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:图 1 图 2 下列说法中正确的是()2 A.3040 min 内该反应使用了催化剂 B.化学方程式中的 x=1,正反应为吸热反应 C.30 min 时降低温度,40 min 时升高温度 D.8 min 前 A 的平均反应速率为 0.08 molL-1min-1 答案 D 解析由图 1 知,A、B 的浓度变化相同,故 A、B 的化学计量数相同,都为 1;由图 2 知,30 min 时改变的条件为减小压强,40 min 时改变的条件为升高温度,且升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为
4、放热反应,A、B、C 错误。8 min 前 A 的平均反应速率为 v(A)=-=0.08 molL-1min-1,D 正确。3.(2018 四川绵阳模拟)在一定温度下,将等量的气体 Z 分别通入起始容积相同的密闭容器和中,使其发生反应,t0时容器中达到化学平衡,X、Y、Z 的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是()A.该反应的化学方程式为 3X+2Y2Z B.若两容器中均达到平衡时,两容器的体积 V()V(),则容器达到平衡所需时间小于 t0 C.若两容器中均达到平衡时,两容器中 Z 的物质的量分数相同,则 Y 为固体或液体 D.若达平衡后,对容器升高温度时,其体积增大,说明 Z 发
5、生的反应为吸热反应 答案 C 解析根据图像可知,Z是反应物,X、Y是生成物,达到平衡后,生成1.8 mol X和1.2 mol Y,消耗1.8 mol Z,则化学方程式为3Z3X+2Y,A错误;反应的化学方程式为3Z3X+2Y,若两容器中均达到平衡时,两容器的体积 V()V(),则容器达到平衡时体积增大,压强比中小,达到平衡所需时间大于 t0,B错误;若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,说明达到相同的平衡,即平衡不受压强变化的影响,即反应前后气体体积不变,所以 Y 为固体或液体,C 正确;容器是恒压容器,若达平衡后,升高温度其体积增大,由于气体热胀冷缩,故不能说明平衡正向移动
6、,Z 发生的反应不一定为吸热反应,D 错误。4.利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知:SO2(g)+O2(g)SO3(g)H=-99 kJmol-1。某温度下该反应的平衡常数 K=3.33。反应过程的能量变化如图 1 所示。图 1 3 (1)图 1 中 H=kJmol-1;该反应通常用 V2O5作催化剂,加 V2O5会使图中 A 点降低,原因是 。(2)该温度下,向 100 L 的恒容密闭容器中,充入 3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和 3.0 mol SO3(g),则反应开始时 v(正)v(逆)(填“”或“=”)。图 2 (3)L(L
7、1、L2)、X 可分别代表压强或温度。图 2 表示 L 一定时,SO2(g)的平衡转化率随 X 的变化关系。则 X 代表的物理量是 ;L1、L2的大小关系为 L1 L2(填“”或“=”)。答案(1)-198 催化剂改变了反应历程,使活化能 E 降低(2)(3)温度 解析(1)图像分析可知 2 mol SO2与氧气全部反应,反应焓变 H=-99 kJmol-12=-198 kJmol-1;加入催化剂改变了反应的途径,降低反应所需的活化能。(2)该温度下,向 100 L 的恒容密闭容器中,充入 3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和 3.0 mol SO3(g),浓度分别是
8、0.03 molL-1、0.16 molL-1、0.03 molL-1,浓度商 Qc=2.5v(逆)。(3)由图可知,X 越大,转化率越低,该反应正反应为气体体积减小的放热反应,如果增大压强,二氧化硫的转化率大,所以 X 表示温度,温度升高,转化率下降,平衡逆向移动,增大压强,转化率变大,所以 L1L2。5.二氧化碳的利用具有十分重要的意义,科学家有以下几个设想。(1)用太阳能将 CO2转化成 O2和 C(s,石墨烯),其设想如下:Fe3O4中 Fe 的化合价是+2 价和 价;重整系统发生反应的化学方程式为 。4 (2)二氧化碳与氢气在催化剂作用下可制取低碳烯烃。在一密闭容器中分别投入 1 m
9、ol CO2、3 mol H2,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)H;在不同温度下,用传感技术测出平衡时 H2的物质的量变化关系如图所示。其他条件不变,起始时若按 1 mol CO2、2 mol H2进行投料,CO2转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”);H 0(填“”“”“”或“不能确定”)。(3)用氨水吸收 CO2制化肥(NH4HCO3)。已知:NH3H2O(aq)N (aq)+OH-(aq)H1=a kJmol-1 CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)H2=b kJmol-1 H2CO3(aq)+OH-(aq)HC -(aq)+H2O(l)H
10、3=c kJmol-1 则利用 NH3H2O 吸收 CO2制备 NH4HCO3的热化学方程式为 ;已知常温下相关数据如表:Kb(NH3H2O)210-5 Ka1(H2CO3)410-7 Ka2(H2CO3)410-11 则反应 N +HC -+H2ONH3H2O+H2CO3的平衡常数 K=。答案(1)+3 6FeO+CO22Fe3O4+C(s,石墨烯)(2)减小 (3)NH3H2O(aq)+CO2(g)N (aq)+HC -(aq)H=(a+b+c)kJmol-1 1.2510-3 解析(1)四氧化三铁中铁元素以+2、+3 价存在。根据原理,重整系统中加入 FeO 和 CO2,生成石墨烯和 F
11、e3O4,配平即可。(2)现在通入 1 mol CO2和 2 mol H2,相当于在原来的基础上减少了氢气的量,平衡向逆反应方向进行,CO2转化率减小。随着温度升高,氢气的物质的量增大,说明平衡向逆反应方向进行,正反应为放热反应,H”“”或“=”)。答案(1)0.075(2)75%(3)5.33(4)AD(5)解析(1)利用“三段式”法列式计算 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始 -1 3 0 0 变化 -0.75 2.25 0.75 0.75 平衡 -0.25 0.75 0.75 0.75 v(CO2)=-=0.075 molL-1min-1。(2)氢气的转化率=1
12、00%=75%。(3)K=5.33。(4)要使 增大,应使平衡向正反应方向移动。将 H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,A 正确。充入 He(g),使体系压强增大,但平衡不移动,不变,B 错误。因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则 减小,C 错误。再充入 1 mol H2,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,则 增大,D 正确。(5)向容器中再加入一定量CO2,c(CO2)增大,平衡虽向右移动,但浓度增大的结果不变,故 c1”“=”或“T2T3 B.正反应速率:v(a)v(c),v(b)v(d)C.平衡常数:K(a)K(c),K(b)=K(d)答案.(1)2c-a(2)
13、CD 7 .(1)吸热(2)K1K2(3)(4)C 解析.(1)根据盖斯定律,2-得2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H4=(2c-a)kJmol-1。(2)单位时间内生成 1 mol NO2的同时消耗了 1 mol NO,都是正反应,不能说明达到平衡状态,A 错误。密度=总质量体积,总质量一定,容积一定,密度不变,故混合气体的密度保持不变不能说明达到平衡状态,B 错误。NO2气体为红棕色,混合气体颜色不变,即 c(NO2)不变,说明达到平衡状态,C 正确。在恒温恒压的容器中,NO 的体积分数保持不变,能说明达到平衡状态,D 正确。.(1)反应的平衡常数随温度升高增大,说明升高温度平衡正向移动,正反应是吸热反应。(2)反应+得到反应,可得平衡常数 K3=K1K2;(3)500 时,测得反应在某时刻 H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.8 molL-1、0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.15 molL-1,Q=0.88v(逆)。(4)根据反应中温度与 K 的关系知该反应为放热反应,升高温度,平衡左移,CO 的转化率减小,所以 T3T2T1,A 错误。反应速率v(c)v(a),v(b)v(d),B 错误。温度越高,平衡常数越小,压强对平衡常数无影响,所以K(a)K(c),K(b)=K(d),C 正确。