单元质检卷(七) 化学反应速率和化学平衡(分值:100分)一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。1.(2020辽宁丹东五校联考)在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是( )A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等B.反应器中压强不随时间变化而变化C.混合气体颜色保持不变D.混合气体平均相对分子质量保持不变2.在反应aA(g)+bB(g)cC(g)达到平衡时,压强不变,给体系加热时混合气体对H2的相对密度增大,下列说法正确的是( )A.a+b>c,正反应放热 B.a+b>c,正反应吸热C.a+b<c,逆反应放热D.a+b=c,正反应吸热3.(2020浙江新高考联盟联考)一定条件下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0),下列说法正确的是( )A.升高温度,逆反应速率减小B.当混合气体的密度不再发生变化时,说明反应达到平衡状态C.达到平衡时反应放出的热量可达QkJD.达到平衡时,v(N2)=3v(H2)4.(2020湖北武汉调研)在密闭容器中加入CaSO4和CO,在一定温度下,发生反应:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=+218.4kJ·mol-1CO的反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )A.该反应是吸热反应,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小B.CaO是固态,不能用CaO表示反应的快慢C.图示中t1时改变的条件可能是减小c(CO),同时增大c(SO2)D.图示中t1时改变的条件可能是增大压强5.(2020山东枣庄三中质检)在2L的恒容密闭容器中,充入1molA和3molB,并在一定条件下发生反应A(s)+3B(g)2C(g)。若经3s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,下列选项说法正确的组合是( )①用A表示的反应速率为0.1mol·L-1·s-1②用B表示的反应速率为0.4mol·L-1·s-1③3s时生成C的物质的量为1.2mol④3s时B的浓度为0.6mol·L-1A.①②④ B.①③④C.仅③④ D.②③④6.(2020山西太原模拟)在一容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法不正确的是( )A.增加H2O(g)的量,消耗H2的速率不变B.将容器的体积缩小一半,其反应速率加快C.保持体积不变,充入氩气,其反应速率不变\nD.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减慢7.(2020山东潍坊二模)燃煤工业锅炉烟气中含有1%~3%的CO和0.02%~0.04%的NO,在新型催化剂作用下可消除CO和NO两种有害气体,反应机理如图所示,在反应过程中CO可被O2氧化。下列说法中正确的是( )A.温度越高越有利于有害气体消除B.O2浓度越大催化除杂效果越好C.催化反应的速率由氧化吸附过程决定D.总反应方程式为2NO+2CON2+2CO28.(2020河北衡水调研)某温度下,反应2A(g)B(g) ΔH>0在密闭容器中达到平衡,平衡后=a,若改变某一条件,反应足够时间后再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )A.在该温度下,保持容器容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a<bB.在温度、压强不变的条件下再充入少量B气体,则a=bC.若其他条件不变,升高温度,则a<bD.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b9.在恒容密闭容器中进行反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比[]投料(如图中曲线①②③),测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示,下列有关说法正确的是( )A.该反应的ΔH>0B.氢碳比:①<②<③C.其他条件不变的情况下,增大容器的体积可提高CO2的转化率D.若起始CO2的浓度为2mol·L-1、H2为4mol·L-1,在图中曲线③氢碳比条件下进行,则400K时该反应的平衡常数约为1.710.将1molN2O5置于2L密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g);②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时,c(O2)=0.2mol·L-1,c(NO2)=0.6mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )\nA.3.2 B.0.2C. D.二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.(2020广东惠州模拟)将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下化学反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )选项改变条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强X的浓度变小C充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小12.(2020山东实验中学线上诊断)工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸,发生反应如下:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20mol的CH3OH(g)和0.22mol的CO,测得平衡时甲醇的转化率随温度变化如图所示。已知在T2温度下,达到平衡时容器的容积为2L。下列说法正确的是( )A.该反应的ΔH>0B.缩小容器容积,既能加快反应速率,又能提高乙酸的产率C.温度为T1时,该反应的正反应速率:B点大于A点D.温度为T2时,向上述已达到平衡的恒压容器中,再通入0.12molCH3OH和0.06molCO的混合气体,平衡不移动13.(2020湖南醴陵联考)在容积一定的密闭容器中,充入一定量的NO和足量碳发生化学反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,则下列说法正确的是( )\nA.该反应的ΔH>0B.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v(正)>v(逆)C.若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD,则有pC=pD>pBD.若该反应为T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K214.(2020山东潍坊三模)某温度下,在起始压强为80kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH,该反应的反应历程分两步进行,其速率方程和反应过程中的能量变化如下:①2NO(g)N2O2(g) v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) v2正=k2正c(N2O2)·c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)下列说法正确的是( )A.NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能是E5-E3B.一定温度下,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=C.升高温度,NO氧化反应的化学平衡向逆反应方向移动D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合反应(忽略2NO2N2O4),NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp=15.(2020江苏南通第二次调研)温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1molNO2,发生化学反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间后,测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.T℃时,该反应的化学平衡常数为B.图中c点所示条件下,v(正)>v(逆)C.向a点平衡体系中充入一定量的NO2,达到平衡时,NO2的转化率比原平衡大D.容器内的压强:pa∶pb>6∶7三、非选择题:本题共5小题,共60分。\n16.(2020山东菏泽一中月考)(12分)将一定量的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),在恒定温度下使其分解达到平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:温度/℃15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.02.43.44.86.89.4(1)该反应的焓变ΔH (填“>”“<”或“=”,下同)0,熵变ΔS 0。 (2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 (填序号)。 A.2v正(NH3)=v逆(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(3)根据表中数据计算,在25.0℃时,反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K= 。 (4)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℃下达到平衡状态。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 17.(12分)氮元素能形成多种多样的化合物。(1)已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57.20kJ·mol-1,t℃时,将一定量的NO2、N2O4充入一个容积为2L的恒容密闭容器中,浓度随时间变化关系如下表所示:时间/min051015202530c(X)/(mol·L-1)0.2c0.60.61.0c1c1c(Y)/(mol·L-1)0.6c0.40.40.4c2c2①c(X)代表 (填化学式)的浓度,该反应的平衡常数K= 。 ②20min时改变的条件是 ;重新达到平衡时,N2O4的转化率将 (填选项前字母)。 a.增大b.减小c.不变d.无法判断③t℃时,下列情况不能说明该反应处于平衡状态的是 。 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D.N2O4与NO2的物质的量之比为10∶3④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时v(正) \nv(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (2)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1225kJ·mol-1化学键N—HN—NN≡NO—H键能/(kJ·mol-1)390190946460则使1molN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是 。 18.(2020重庆巴蜀中学模拟)(12分)NO2、NO、CO、N等是常见大气污染物和水污染物,研究NO2、NO、CO、N等污染物的处理对建设美丽中国具有重要的意义。(1)已知:①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g),该反应的平衡常数为K1。断开1mol下列物质的所有化学键时所消耗能量分别为:NO2COCO2NO812kJ1076kJ1490kJ632kJ②N2(g)+O2(g)NO(g) ΔH=+89.75kJ·mol-1 K2③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-112.3kJ·mol-1 K3写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式: ,此反应的平衡常数K= (用K1、K2、K3表示)。 (2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g),某温度下,在1L密闭容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,此时容器的压强为1atm,5s时反应达到平衡,容器的压强变为原来的,则反应开始到平衡时CO的平均反应速率为v(CO)= 。若此温度下,某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol·L-1、0.4mol·L-1、0.1mol·L-1、1mol·L-1,要使反应向逆反应方向进行,a的取值范围为 。 19.(2020安徽黄山八校联考)(12分)(1)一定条件下,将2molSO2与1molO2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是 。 A.混合气体的密度保持不变B.SO2的转化率保持不变C.SO2和O2的物质的量之比保持不变D.O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等\n(2)已知反应2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH<0,在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是 。 A.压强 B.温度 C.催化剂(3)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。现在向体积为1L的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入1molCO和2molH2,测定不同时刻、不同温度(T/℃)下容器中CO的物质的量如下表:温度不同时刻容器中CO的物质的量0min10min20min30min40minT11mol0.8mol0.62mol0.4mol0.4molT21mol0.7mol0.5molaa请回答:①T1 (填“>”或“<”或“=”)T2,理由是 。已知T2℃时,第20min时容器内压强不再改变,此时H2的转化率为 ,该温度下的化学平衡常数为 。 ②若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器(如图乙所示)中,在T2℃下达到平衡,此时反应的平衡常数为 ;若再向容器中通入1molCH3OH(g),重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量 (填“变大”“变小”或“不变”)。 20.(12分)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。 (2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)·x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min\n时,v(正)= min-1。 (3)由上述实验数据计算得到v(正)~x(HI)和v(逆)~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。 单元质检卷(七) 化学反应速率和化学平衡1.A 达到平衡状态时,正反应生成NO2的速率应是逆反应生成O2速率的2倍,A项符合题意。该反应前后气体分子总数不相等,反应未达到平衡时气体压强不断变化,若反应容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B项不符合题意。NO2是红棕色气体,其他气体均无色,若混合气体颜色保持不变,则c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C项不符合题意。反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则未达到平衡时平均相对分子质量不断变化,若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D项不符合题意。2.B 压强不变时,给体系加热时混合气体对H2的相对密度增大,而气体的总质量不变,说明加热时平衡向气体物质的量减小的方向移动,分析各选项可得,只有B项符合题意。3.C 升高温度,反应混合物中活化分子数目及活化分子百分数均增大,故正、逆反应速率均增大,A项错误。体积恒定的密闭容器中,反应物及生成物均为气体,混合气体的密度始终不变,不能由此判断是否达到平衡状态,B项错误。题目中未指明N2和H2的物质的量,若起始N2和H2的物质的量分别大于1mol和3mol,则达到平衡时放出的热量可达到QkJ,C项正确。N2、H2的反应速率之比等于其化学计量数之比,则有3v(N2)=v(H2),D项错误。4.C 升高温度,正、逆反应速率都增大,A项错误;用单位时间内固体质量变化可以表示化学反应的快慢,B项错误;图像中t1时,正反应速率减小,逆反应速率增大,改变的条件可能是减小反应物浓度,增大生成物浓度,C项正确;如果增大压强,CO的正、逆反应速率都会增大,只是增大的程度不同,D项错误。5.C ①A为固体,不能用其浓度变化来表示反应速率,错误;②经3s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,则有v(C)==0.2mol·L-1·s-1,v(B)=v(C)=×0.2mol·L-1·s-1=0.3mol·L-1·s-1,错误;③3s时生成C的物质的量为0.6mol·L-1×2L=1.2mol,正确;④由②分析可知,v(B)=0.3mol·L-1·s-1,故3s时B的浓度为c(B)=1.5mol·L-1-0.3mol·L-1·s-1×3s=0.6mol·L-1,正确。6.A 增加H2O(g)的量,容器体积会增大,H2的浓度会瞬间减小,则消耗H2的速率瞬间减小,A项错误;将体积缩小,氢气的浓度增大,反应速率加快,B项正确;体积不变,充入氩气,H2、H2O(g)的浓度不变,反应速率不变,C项正确;压强不变,充入氖气,\n体积增大,H2、H2O(g)的浓度减小,反应速率减慢,D项正确。7.C 根据图中信息可知,发生的化学反应为2NO+O22NO2,2NO2+4CON2+4CO2。在一定温度下,催化剂的活性能达到最大限度,有利于化学反应进行,能够消除有害气体,若温度过高会使催化剂失去活性,不利于消除有害气体,A项错误;O2浓度稍微增大,可以利于反应正向进行,但是O2浓度太大会把一氧化碳氧化,则不利于消除有害气体,B项错误;催化反应的速率是由慢反应决定的,即由氧化吸附过程决定,C项正确;根据反应2NO+O22NO2和2NO2+4CON2+4CO2可得总反应为2NO+O2+4CON2+4CO2,D项错误。8.B A项,充入B后平衡时压强变大,正向移动程度变大,变小,即a>b;B项,充入B,新平衡状态与原平衡等效,不变,即a=b;C项,在其他条件不变的情况下,升温时平衡右移,变小,即a>b;D项,保持温度、压强不变,充入惰性气体相当于减压,平衡左移,变大,即a<b。9.D 根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,ΔH<0,A项错误;氢碳比越大,CO2的转化率越高,根据图像可知,在温度相等的条件下,CO2的转化率:①>②>③,则氢碳比:①>②>③,B项错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的体积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,会使CO2的转化率减小,C项错误;根据图像可知,400K时曲线③中CO2的转化率是50%,这说明消耗CO21mol·L-1,则消耗氢气3mol·L-1,生成乙醇和水蒸气分别是0.5mol·L-1、1.5mol·L-1,剩余CO2和氢气分别是1mol·L-1、1mol·L-1,则该温度下平衡常数K=≈1.7,D正确。10.B N2O5分解得到N2O4,然后N2O4又部分转化为NO2(g),平衡时c(O2)=0.2mol·L-1,c(NO2)=0.6mol·L-1,则平衡时c(N2O4)=2c(O2)-c(NO2)=0.2mol·L-1×2-×0.6mol·L-1=0.1mol·L-1,平衡时c(N2O5)=-2c(O2)=0.5mol·L-1-0.2mol·L-1×2=0.1mol·L-1,故反应①的平衡常数K==0.2。\n11.A 升高温度,平衡逆向移动,则X的转化率变小,A项正确。增大压强,平衡正向移动,根据勒夏特列原理分析,由于容器的体积减小,则达到新平衡后X的浓度仍变大,B项错误。充入一定量的Y,平衡正向移动,X的转化率增大,但Y的转化率减小,C项错误。使用适当催化剂可改变化学反应速率,但平衡不移动,则X的体积分数不变,D项错误。12.BD 根据图像可知,随着温度升高甲醇的平衡转化率降低,说明温度升高时平衡向逆反应方向进行,则该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0,A项错误;缩小容器的容积,相当于增大体系压强,反应速率加快,且平衡正向移动,乙酸的产率提高,B项正确;根据图像,T1温度下A点未达到平衡,反应向正方向进行,该反应的正反应速率A点大于B点,C项错误;T2温度下,反应达到平衡时甲醇的转化率为60%,根据“三段式”分析: CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)n(始)/mol0.200.220n(转)/mol0.120.120.12n(平)/mol0.080.100.12达到平衡时容器的容积为2L,c(CH3OH)=0.04mol·L-1,c(CO)=0.05mol·L-1,化学平衡常数K==500,再充入0.12molCH3OH和0.06molCO,此时气体总物质的量与原平衡时气体总物质的量相等,即容器的容积为4L,此时c(CH3OH)==0.05mol·L-1,c(CO)==0.04mol·L-1,此时的浓度商Q==500,说明平衡不移动,D项正确。13.B 由图可知,温度越高,平衡时c(NO)越大,说明升高温度时平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应,则ΔH<0,A项错误。T2时达到平衡状态,c(NO)处于B点,若反应体系处于状态D,此时反应正向进行,使c(NO)最终减小到B点状态,则有v(正)>v(逆),B项正确。该反应前后气体体积不变,压强和温度成正比例关系,B点和D点的温度均为T2,则有pD=pB;C点温度高于D点,则有pC>pD,综上可得压强:pC>pD=pB,C项错误。该反应的ΔH<0,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,由于T1<T2,则有K1>K2,D项错误。14.BC 整体的反应速率取决于慢反应,活化能越大,反应速率越慢,根据图示可知活化能大的步骤为第二步反应,活化能为E4-E2,A项错误;反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=,而对于反应①平衡时正、逆反应速率相等,即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2),所以K1=,同理可得反应②的平衡常数K2=,所以K=K1·K2=\n,B项正确;根据图示可知该反应的反应物能量高于生成物能量,所以为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C项正确;设等物质的量的NO和O2分别为40mol,NO的平衡转化率为40%,根据“三段式”分析: 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)起始/mol40400转化/mol16816平衡/mol243216刚性容器中气体的压强之比等于物质的量之比,起始气体的总物质的量为80mol,起始压强为80kPa,则平衡时p(NO)=24kPa,p(O2)=32kPa,p(NO2)=16kPa,Kp=,D项错误。15.BD 由反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)可知,容器体积越大,压强越小,反应向正方向进行,NO2的转化率提高。由图像可知,反应相同时间,a、b点均已达到平衡状态,c点还未达到平衡。a点时反应达到平衡,NO2转化率为40%,根据“三段式”分析: 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)开始/mol100反应/mol0.40.20.4平衡/mol0.60.20.4T℃时,该反应的化学平衡常数为K=,A项错误;图中c点还未达到平衡,反应向正方向进行,v(正)>v(逆),B项正确;向a点平衡体系中充入一定量的NO2,等效于加压,平衡逆向移动,NO2的转化率降低,C项错误;由A项分析可知a点时容器内气体物质的量为1.2mol;b点时根据“三段式”分析: 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)开始/mol100反应/mol0.80.40.8平衡/mol0.20.40.8则b点容器内气体总物质的量为1.4mol,由于V1<V2,则pa∶pb>6∶7,D项正确。16.答案(1)> > (2)BC (3)6.1×107 (4)增大解析(1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,则有ΔH>0;该反应是气体体积增大的反应,则有ΔS>0。(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有v正(NH3)=2v逆(CO2),A项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反应达到平衡,B项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在变,而容器容积不变,依ρ=可知,混合气体的密度也在变,所以混合气体的密度不变时,\n说明反应达到平衡,C项符合题意;反应产物中NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1,密闭容器中氨气的体积分数始终不变,D项不符合题意。(3)由表中数据可知,在25.0℃时,平衡气体的总浓度为4.8×10-3mol·L-1,则有c(NH3)=3.2×10-3mol·L-1,c(CO2)=1.6×10-3mol·L-1,则反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=≈6.1×107。(4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。17.答案(1)①NO2 0.9 ②向容器中加入0.8molNO2 b ③AD④> (2)1793kJ解析(1)①X、Y的起始浓度分别为0.2mol·L-1、0.6mol·L-1,10min时达到平衡,X浓度增大了0.4mol·L-1、Y的浓度减小0.2mol·L-1,由于NO2、N2O4按物质的量之比2∶1反应,则X为NO2、Y为N2O4;平衡常数K==0.9。②20min时,Y(N2O4)的浓度不变,X(NO2)的浓度增大了0.4mol·L-1,改变的条件应是增大NO2的浓度,等效为增大压强,平衡向生成N2O4的反应方向移动,N2O4的转化率降低,故选b。③密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以混合气体的密度保持不变不能说明该反应处于平衡状态,A项符合题意;颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再变化说明反应处于平衡状态,B项不符合题意;反应前后气体物质的量不相等,所以混合气体的气体压强保持不变时可以说明反应处于平衡状态,C项不符合题意;N2O4与NO2的物质的量之比为10∶3时反应不一定处于平衡状态,D项符合题意,故选AD项。④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时浓度商Q==0.15<0.9,所以反应向正反应方向进行,则v(正)>v(逆)。(2)设1molN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为QkJ,则190kJ·mol-1×2+390kJ·mol-1×8+QkJ·mol-1-946kJ·mol-1×3-460kJ·mol-1×8=-1225kJ·mol-1,解得Q=1793。18.答案(1)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8kJ·mol-1 (2)0.008mol·L-1·s-1 0≤a<0.8解析(1)NO与CO反应生成无污染气体,则生成N2和CO2,化学方程式为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。反应①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)断裂反应物中化学键吸收的总能量为812kJ+1076kJ=1888kJ,形成生成物中化学键释放的总能量为1490kJ+632kJ=2122kJ,则该反应的ΔH=(1888-2122)kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①×2+③-②×2可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),则有ΔH=(-234kJ·mol-1)×2+(-112.3kJ·mol-1)-(+89.75kJ·mol-1)×2=-759.8kJ·mol-1。该反应的平衡常数K=。\n(2)恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比。开始充入0.1molNO2和0.2molCO,气体压强为1atm,5s反应达到平衡,压强变为原来的,此时气体总物质的量为×(0.1mol+0.2mol)=0.29mol,设平衡时反应中消耗CO的物质的量为xmol,根据“三段式”分析: 2NO2+ 4CO4CO2+N2起始量/mol0.10.200转化量/mol0.5xxx0.25x平衡量/mol0.1-0.5x0.2-xx0.25x则有0.1-0.5x+0.2-x+x+0.25x=0.29,解得x=0.04,故有v(CO)==0.008mol·L-1·s-1。该温度下,该反应的平衡常数为K=。此温度下,某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol·L-1、0.4mol·L-1、0.1mol·L-1、1mol·L-1,此时浓度商Q=,若使反应向逆反应方向进行,则有Q>K,即,解得a<0.8,故a的取值范围为0≤a<0.8。19.答案(1)B (2)B(3)①< 相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时CO的变化量 50% 1.0 ②1.0 不变解析(1)SO2、O2和SO3都是气体,恒容反应时混合气体的密度始终不变,A项错误。反应正向进行,SO2的转化率增大,反应逆向进行,SO2的转化率减小,故SO2的转化率保持不变说明该反应达到平衡状态,B项正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为2∶1,与其化学计量数之比相等,则二者的物质的量之比始终等于2∶1,C项错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为1∶2时,该反应达到平衡状态,D项错误。(2)由图可知,曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态。A项,若R表示压强,改变压强,平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。B项,若R表示温度,该反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,N2的体积分数减小,与图像符合。C项,若R表示催化剂,使用催化剂只能改变反应速率,但平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。(3)①由表中数据可知,未达到平衡之前,相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时,则T2℃时化学反应速率快,根据温度越高反应速率越快可知,T1<T2。T2℃时,第20min时容器内压强不再改变,说明反应达到平衡状态,此时n(CO)=0.5mol,根据“三段式”分析: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)\n起始浓度/(mol·L-1)120转化浓度/(mol·L-1)0.510.5平衡浓度/(mol·L-1)0.510.5则20min时H2的转化率为×100%=50%,该温度下反应的化学平衡常数K==1.0。②若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器中,在T2℃下达到平衡,由于温度不变,化学平衡常数不变,则此时反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1molCH3OH(g),由于是恒压条件,该平衡与之前的平衡等效,重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。20.答案(1) (2) 1.95×10-3 (3)A、E解析(1)2HI(g)H2(g)+I2(g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)=0.784,则x(H2)=x(I2)=0.108,K=。(2)到达平衡时,v(正)=v(逆),即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正·。在t=40min时,x(HI)=0.85,v(正)=k正x2(HI)=0.0027min-1×(0.85)2≈1.95×10-3min-1。(3)原平衡时,x(HI)为0.784,x(H2)为0.108,二者在图中的纵坐标均约为1.6[因为平衡时v(正)=v(逆)],升高温度时正、逆反应速率均加快,对应两点在1.6上面,且升高温度时平衡向正反应方向移动,x(HI)减小(A点符合),x(H2)增大(E点符合)。
