关于平衡常数表达及影响因素的易混易错题组
运用化学反应原理研究碳、氮等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
①该反应的平衡常数表达式为 ,升高温度,平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2分析,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”或“b”或“c”或“d”)
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是 点,温度T1 T2(填“>”或“=”或“<”)
(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ∆H < 0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ∆H < 0 (II)
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。
②为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后NO的转化率а1= 。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率а2 а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”。
(3)25℃时,反应2CO2(g)2CO(g)+ O2(g)的平衡常数K=2.96×10-92。在一个体积可变的密闭容器中(起始时容器体积为1L)充入一定量CO2、CO、O2的混合气体,要使容器中的反应开始时向CO2分解的方向进行,起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是 。当该反应在25℃时达到平衡后,其他条件不变时,升高温度或增加容器的压强,均能使该平衡发生移动,②请在坐标中作出该反应的平衡常数K随温度(T)、压强(p)变化的示意图。
开发利用清洁能源具有广阔的开发和应用前景,可减少污染解决雾霾问题。甲醇是一种可再生的清洁能源,一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g) ∆H ="-105" kJ·mol-1。向体积为2 L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H2,测得不同温度下容器内的压强(P:kPa)随时间(min)的变化关系如下左图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:
(1)①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是 。
②反应Ⅰ在6 min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v (CH3OH) = 。
③反应Ⅱ在2 min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)= 。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1 mol CO和3 mol CH3OH后v(正)_______ v (逆)。(填“>”“<”“=”),原因是:_______________________。
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1 T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是________________________。
(2)某研究所组装的CH3OH﹣O2燃料电池的工作原理如图1所示。
①该电池负极的电极反应式为: 。
②以此电池作电源进行电解,装置如图2所示。发现溶液逐渐变浑浊并有气泡产生,其原因是 (用相关的离子方程式表示)。
氯化铁是常见的水处理剂,工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下:
(1)试写出吸收塔中吸收剂Q反应的离子方程式: 。
(2)六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
30 |
50 |
80 |
100 |
溶解度(g/100gH2O) |
74.4 |
81.9 |
91.8 |
106.8 |
315.1 |
525.8 |
535.7 |
从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:加入少量盐酸、 、 、过滤、洗涤、干燥。再由FeCl3·6H2O晶体得到无水FeCl3的操作是: 。
(3)常温下,若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀,pH=4时,溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。(常温下Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38)。
(4)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”,写出SO2通入氯化铁溶液中反应的离子方程式 。
(5)向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀,写出该沉淀的化学 。请用平衡移动的原理,结合必要的离子方程式,对此现象作出解释 。
化学反应原理是中学化学学习的重要内容。请回答下列问题:
(1)下列判断正确的是______________。
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH1 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH2
则ΔH1﹤ΔH2
②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) ΔH2
则ΔH1﹤ΔH2
③t ℃时,在一定条件下,将1 mol SO2和1 mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中,达到平衡状态时反应放出的热量分别为Q1和Q2
则Q1﹤Q2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH1 CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s)ΔH2
则ΔH1﹤ΔH2
(2)依据氧化还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+Cu(s)
设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
①铜电极发生的电极反应为_____________________。
②溶液中Cu2+向________极移动。
(3)在一恒温、恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH (g) + H2O(g) △H=-49.0 kJ/mol
某种反应物和生成物的浓度随时间变化如图所示。
回答下列问题:
①Y的化学式是 。
②反应进行到3min时, v正 v逆(填“>”或“<”、“=”)。反应前3min,H2的平均反应速率,v(H2)= mol·L-1·min-1。
③能证明该反应达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器内各气体的体积分数保持不变 |
B.混合气体密度不变 |
C.3v逆(CH3OH) =v正(H2) |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
E.CO2的转化率为70%
F.混合气体中CO2与H2的体积比为1﹕3
④上述温度下,反应CH3OH (g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)的平衡常数K= (计算结果保留2位小数)。
⑤上述反应达到平衡后,往容器中同时加入0.1mol CO2和0.3mol H2O (g),此时平衡将 (填“向左”、“向右”或“不”)移动。
(4)室温时,向20 mL 0.1 mol/L的醋酸溶液中不断滴入0.1 mol/L的NaOH溶液,溶液的pH变化与所加NaOH溶液体积的关系如下图所示。下列有关溶液中离子、分子浓度大小关系的描述中正确的是____________。
①.a点时:c(CH3COOH) >c(CH3COO-) > c(Na+) > c(H+) >c(OH-)
②.b点时:c(Na+)=c(CH3COO-) >c(H+) =c(OH-)
③.c点时:c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
④.d点时:c(Na+)> c(CH3COO-) > c(OH-) >c(H+)
某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含离子的化学组分及其浓度如下表:
离子 |
H+ |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3- |
Cl- |
浓度/mol·L-1 |
未测定 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根据表中数据判断试样的pH约为 。
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) K2
2C(s)+2H2O(g)=2CO(g)+2H2(g) K 则K=_____________(用含K1、K2的式子表示)。
②洗涤含SO2的烟气,以下物质可作洗涤剂的是 。
A.Ca(OH) 2 B.Na2CO3 C.CaCl2 D.NaHSO3
(3)汽车尾气中有NOx和CO的生成及转化,已知汽缸中生成NO的反应为:
N2 (g)+O2(g)2NO(g) △H0
目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NOx的污染,其化学反应方程式为 。
甲醇被称为2l世纪的新型燃料。参考下列图表和有关要求回答问题:
(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。上图是该过程中能量变化示意图,请写反应进程CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是:
CH3OH(g)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g) △H="c" kJ/mol
又知H2O(g) = H2O(l) △H="d" kJ/mol。
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为 。
(3)以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
① CH3OH燃料电池放电过程中,通入O2的电极附近溶液的pH___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
② 图中电解池用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为 。电解一段时间,从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时(标准状况,忽略生成的气体溶解),停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子为______________mol。
③用平衡移动原理解释图中电解池中阴极区pH增大的原因:
I.(1)对反应N2O4(g)2NO2(g) △H>0 ,在温度为T1、 T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。T1 T2(填“>”、“<”或“=”);A、C两点的速率VA VC(同上)。
(2)在100℃时,将0.400mol的NO2气体充入2L真空定容密闭容器中,
每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:
时间(s) |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
n(NO2)/mol |
0.40 |
n1 |
0.26 |
n3 |
n4 |
n(N2O4)/mol |
0.00 |
0.05 |
n2 |
0.08 |
0.08 |
①该反应的平衡常数K的值为 ;
②若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol/L。
③计算②中条件下达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为 ;(结果保留小数点后一位)
II. 在0.5 L的密闭容器中,一定量的H2和N2进行如下化学反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) △H <0,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表。请回答下列问题。
t/℃ |
200 |
300 |
400 |
K |
K1 |
K2 |
0.5 |
④比较K1,K2的大小,K1_________K2(填写“ >”、“=”或“<”)。
⑤在400℃时,当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为3mol和1 mol、2 mol时,则该反应的V(H2)正_________ V (H2)逆(填写“>”、“=”或“<”)。
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)△H﹥0 (I)反应(I)的平衡常数表达式K= ,若K=1,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为 。
(2)如图所示,反应(I)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体,则温度T1 T2(填“﹥”“﹤”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,所用指示剂为 ,滴定反应的离子方程式为 。
(4)25℃时,H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka=1×10-2mol/L,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= mol/L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);△H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);△H2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);△H3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 |
H-H |
C-O |
CO的键能 |
H-O |
C-H |
E/(kJ.mol-1) |
436 |
343 |
1076 |
465 |
413 |
由此计算△H1= kJ.mol-1,已知△H2=-58kJ.mol-1,则△H3= kJ.mol-1
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
|
某硫酸厂用以下几种方法处理SO2尾气。
(1)活性炭还原法
反应原理:恒温恒容2C (s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g) 。反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图:
①第一次出现平衡的时间是第 min;
②0~20min反应速率表示为V(SO2)= ;
③30 min时,改变某一条件平衡发生移动,则改变的条件最有可能是 ; 40min时,平衡常数值为__________。
(2)亚硫酸钠吸牧法
①Na2SO3溶液吸收SO2的离子方程式为 ;
②常温下,当吸收至pH=6时,吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是__________(填序号)
a.c(Na+)+c(H+) >c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(OH-)
b.c(Na+) = c(SO32-) + c(HSO3-)+ C(H2SO3)
c.c(Na+)> c(SO32-)> c(OH-)>c(H+)
d.水电离出c(OH一)=l×l0-8 mol/L,
(3)电化学处理法
如右图所示,Pt(1)电极的反应式为 ;
碱性条件下,用Pt(2)电极排出的S2O42-溶液吸收NO2,使其转化为N2,同时有SO32-生成。若阳极转移电子6mol,则理论上处理NO2气体 mol。
硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一, 其原理是利用预焙烧破坏铍矿物(绿柱石—3BeO· Al2O3·6SiO2及少量FeO等)的结构与晶型, 再采用硫酸酸解含铍矿物, 使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相, 与硅等脉石矿物初步分离, 然后将含铍溶液进行净化、除杂, 最终得到合格的氧化铍( 或氢氧化铍) 产品, 其工艺流程如右图。
已知:(1)铝铵矾的化学式是NH4Al(SO4)2·12H2O(2)铍元素的化学性质与铝元素相似
根据以上信息回答下列问题:
(1)熔炼物酸浸前通常要进行粉碎,其目的是: ;
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行,完整的操作过程是_____________________洗涤、过滤。
(3)“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是__________________,用平衡原理解释“除铁”的过程_____________________。
(4)加入的“熔剂”除了流程中的方解石外,还可以是纯碱、石灰等。其中, 石灰具有价格与环保优势, 焙烧时配料比( m石灰/ m绿柱石) 通常控制为1:3, 焙烧温度一般为1400℃—1500℃ 。若用纯碱作熔剂,SiO2与之反应的化学方程式是__________________________,若纯碱加入过多则Al2O3、BeO也会发生反应,其中BeO与之反应的化学方程式是_______________________,从而会导致酸浸时消耗更多硫酸,使生产成本升高,结合离子方程式回答成本升高的原因_____________________。
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理.常用的处理方法有两种.方法1:还原沉淀法.该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,该溶液显____________色.
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是________________
a.2v正(Cr2O72-)=v逆(CrO42-)
b.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
c.溶液的颜色不变
(3)第②步中,还原1mol Cr2O72-离子,需要_________mol的FeSO4•7H2O,
(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)⇌Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)•c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至____________
方法2:电解法.
该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀.
(5)用Fe做电极的原因为__________
(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)____________,溶液中同时生成的沉淀还有_________。
I.化工工业中常用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯。
已知某温度下:
反应①:CO2 (g) +H2 (g)→CO(g) + H2O(g),ΔH =" +41.2" kJ/mol;
反应②: (g)→(g)+H2(g),ΔH=" +117.6" kJ/mol;
①②的化学反应平衡常数分别为K1、K2,
(1)请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式 ,该反应的化学平衡常数K= (用K1、K2表示)
(2)对于反应①,恒温恒容条件下,向密闭容器中加入2molCO2和2molH2,当反应达到平衡后,以下说法正确的是
A.因为该反应是吸热反应,所以升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小; |
B.若再加入1molCO2、1mol H2,平衡不移动; |
C.若再加入CO2则平衡向正反应方向移动,CO的体积分数减小; |
D.若充入He,平衡不移动,反应物和产物的浓度都不变; |
(3)恒温恒容条件下,反应①达到平衡后;t1时刻通入少量CO2;请在下图中画出t1之后的正逆反应曲线,并作出标注。
II.一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
(4)升高温度,该反应的平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(5)由图2信息,计算10min内该反应的平均速率v(H2)= ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”或“b”或“c”或“d”)
(6)图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是 点,温度T1 T2(填“>”或“=”或“<”)
氮元素能形成多种多样的化合物.请回答:
(1)298K时,在2L固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g)N2O4(g)△H=﹣a kJ/mol (a>0).N2O4的物质的量浓度随时间变化如图1.达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题:
①298k时,该反应的平衡常数为 L•mol﹣1(精确到0.01);
②下列情况不能用来判断该反应是否处于平衡状态的是 ;
A.混合气体的密度保持不变; B.混合气体的颜色不再变化;C.混合气体的气体压强保持不变
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(2)常温条件下,向100mL 0.1mol•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L﹣1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示.试分析图中a、b、c、d、e五个点(该条件下硫酸第二步电离是完全的).
①a点溶液的pH 1(填“>”“<”或“=”);
②b点溶液中发生水解反应的离子是 ;
③c点溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序为 ;
④d、e点对应溶液中,水电离程度大小关系是d e(填“>”、“<”或“=”).
某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5um的悬浮颗粒物)其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3- |
Cl- |
浓度/mol·L-1 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根据表中数据判断试样的pH约为 。
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH =-483.6 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH =-221.0 kJ·mol-1
则C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g)ΔH=____ ___ kJ·mol-1。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。
A.Ca(OH)2 B.Na2CO3 C.CaCl2 D.NaHSO3
(3)汽车尾气中有NOx和CO的生成:
①已知气缸中生成NO的反应为:N2 (g)+O2(g)2NO(g)△H0
ⅰ.若1L空气含0.8molN2和0. 2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
ⅱ.恒容密闭容器中,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是
A混合气体的密度不再变化
B混合气体的平均分子量不在变化
C N2 、O2、NO的物质的量之比为1:1:2
D氧气的百分含量不在变化
ⅲ.若升高温度,则平衡___________(填“正向”或“逆向”或“不”下同)移动,逆反应速率 (填“变大 ”或“变小”或“不变”)。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO,2CO(g)=2C(s)+O2(g)。已知该反应的△H0,则该设想能否实现 (填“能”或“不能”)?
(4)综上所述,你对该市下一步的环境建设提出的建议是