2013年9月,中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的霧霆天氣,北京、河北、河南等地的空氣污染升為6級空氣污染,屬于重度污染。汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧履形成的原因。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為;2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  △H<0,在一定溫度下,在一體積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO在t1時刻達(dá)到平衡狀態(tài)。
①能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是____。

A.在單位時問內(nèi)生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO
B.混合氣體的密度不再改變
C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
D.混合氣體的壓強不再變化
②在t2時刻,將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,在其他條件不變的情況下,t3時刻達(dá)到新的平衡狀態(tài),之后不再改變條件。請在右圖中補充畫出從t2到t4時刻正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線:

③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的措施有_____、____。(寫出2個)
(2)改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染,通?蓪⑺魵馔ㄟ^紅熱的碳得到水煤氣,其反應(yīng)原理為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol。
①該反應(yīng)在___下能自發(fā)進(jìn)行(填“高溫”或“低溫”)。
②煤氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S可用足量的Na2C03溶液吸收,該反應(yīng)的離子方程式為____。(已知:H2S: Ka1=9.1×10-8;Ka2=1.1×10-12。H2CO3:Ka1=4.30×10-7;Ka2=5.61×10-11
(3)已知反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),現(xiàn)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達(dá)平衡所需時間/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①實驗1條件下平衡常數(shù)K=______(保留小數(shù)點后二位)。
②實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關(guān)系是______。
③該反應(yīng)的△H ______0(填“<”或“>”);若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時υ______υ(填“<”,“>”,“=”)。

(1)①CD(2分) ②(2分)
③增大壓強、向容器中再充入CO氣體(2分)
(2)①高溫(1分)②CO32-+H2S=HCO3-+HS-
(3)①2.67(2分) ②a<b(2分) ③<(1分);<(2分)

解析試題分析:(1)①在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),則A、在單位時問內(nèi)生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO,二者的反應(yīng)方向是一致的,在任何條件下均成立,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A不正確;B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,因此混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B不正確;C、混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量不變,但物質(zhì)的量是變化的,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C正確;D、正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),即壓強是減小的,因此混合氣體的壓強不再變化可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確,答案選CD。
②t2時刻是平衡狀態(tài),此時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,壓強降低,正逆反應(yīng)速率均瞬間降低,平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此在其他條件不變的情況下,其圖像可以表示為。
③若要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,則平衡必須向正反應(yīng)方向移動。由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng),因此采取的措施有增大壓強、向容器中再充入CO氣體。
(2)①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知,該反應(yīng)為焓增、熵增過程,即△H>0、△S>0,必須滿足△G=△H-T△S<0反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行,所以在高溫下能夠自發(fā)進(jìn)行。
②由于Ka2=5.61×10-11<Ka1=9.1×10-8<Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11>Ka2=1.1×10-12,所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉,反應(yīng)的離子方程式為:CO32-+H2S=HCO3-+HS-。
(3)①     H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度   1mol/L   2mol/L         0          0
轉(zhuǎn)化濃度  0.8mol/L   0.8mol/l     0.8mol/l  0.8mol/l
平衡濃度 0.2mol/L  1.2mol/L     0.8mol/l  0.8mol/l
所以平衡常數(shù)K==2.67
②增大水蒸氣的濃度可以提高CO的轉(zhuǎn)化率,因此實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關(guān)系是a<b。
③根據(jù)表中1、2數(shù)據(jù)可知,實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%,實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%,則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)放熱,則該反應(yīng)的△H< 0;實驗2條件下平衡常數(shù),需要列式計算平衡濃度
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度   0.5mol/L   1mol/L         0          0
轉(zhuǎn)化濃度  0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L  0.8mol/L     0.2mol/l  0.2mol/l
則K==0.17
若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時=0.2>0.17,這說明反應(yīng)在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,因此υ<υ
考點:考查反應(yīng)自發(fā)性、平衡狀態(tài)判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及平衡常數(shù)的有關(guān)計算與應(yīng)用

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

.(16分)Ⅰ.已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
(1) C(s) + O2(g) = CO2(g)       △H1 =" -393.5" kJ/mol
(2) CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)  △H2 =" -870.3" kJ/mol
(3) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)      △H3 =" -571.6" kJ/mol
請計算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l)   △H4 =                         。
Ⅱ.在某溫度下,物質(zhì)(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶劑中均可以發(fā)生反應(yīng):
(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。該溫度下該反應(yīng)在CCl4溶劑中的平衡常數(shù)為1.4。
(1)向1L正庚烷中加入0.50mol(t-BuNO)2,10min時反應(yīng)達(dá)平衡,此時(t-BuNO)2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%(假設(shè)反應(yīng)過程中溶液體積始終為1L)。反應(yīng)在前10min內(nèi)的平均速率為ν(t-BuNO)=      。列式計算上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K =        。
(2)有關(guān)反應(yīng):(t-BuNO)22(t-BuNO) 的敘述正確的是(    )
A.壓強越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大     B.溫度升高,該平衡一定向右移動
C.溶劑不同,平衡常數(shù)K值不同
(3)通過比色分析得到40℃時(t-BuNO)2和(t-BuNO)濃度隨時間的變化關(guān)系的幾組數(shù)據(jù)如下表所示,請在同一圖中繪出(t-BuNO)2和(t-BuNO)濃度隨時間的變化曲線。

時間(min)
0
1
3
5
7
9
11
c(t-BuNO)2 mol/L
0.05
0.03
0.01
0.005
0.003
0.002
0.002
c(t-BuNO) mol/L
0
0.04
0.08
0.07
0.094
0.096
0.096
Ⅲ.甲醇燃料電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。則通甲醇的電極反應(yīng)式為                                  。若通空氣的電極上有32g O2參加反應(yīng),則反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了       mol e。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

碘在科研與生活中有重要應(yīng)用,某興趣小組用0.50 mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8、0.10 mol·L-1 Na2S2O3等試劑,探究反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2(慢)        I2+2S2O32-2I-+ S4O62-(快)
向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,當(dāng)溶液中的   耗盡后,溶液顏色將由無色變?yōu)樗{(lán)色,為確保能觀察到藍(lán)色,S2O32-與S2O82-初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為:n(S2O32-)∶n(S2O82-  。
(2)為探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,設(shè)計的實驗方案如下表:

實驗序號
體積V/mL
K2S2O8溶液

KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液

10.0
0.0
4.0
4.0
2.0

9.0
1.0
4.0
4.0
2.0

8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
 
表中Vx  mL,理由是                 
(3)已知某條件下,濃度c(S2O82-)反應(yīng)時間t的變化曲線如圖所示,若保持其他條件不變,請在答題卡坐標(biāo)圖中,分別畫出降低反應(yīng)溫度和加入催化劑時c(S2O82-)-t的變化曲線示意圖(進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注)
           
碘也可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料,該電池反應(yīng)為:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)ΔH
已知:①4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)  ΔH1      ②4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)ΔH2
則電池反應(yīng)的ΔH=          ;碘電極作為該電池的   極。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容條件下進(jìn)行。改變其他反應(yīng)條件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖所示:

回答問題:
(1)B的平衡轉(zhuǎn)化率α(B)、α(B)、α(B)中最小的是       ,其值是       
(2)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是         ,采取的措施是                 
(3)比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度(T2)和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度(T3)的高低:T2       T3(填“>”、“<”、“=”),判斷的理由是                                                       。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

工業(yè)上采用乙苯與CO2脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH="-166" kJ·mol-1
(1)①乙苯與CO2反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=  。 
②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是    (填代號)。 

(2)在3 L密閉容器內(nèi),乙苯與CO2的反應(yīng)在三種不同的條件下進(jìn)行實驗,乙苯、CO2的起始濃度分別為1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中實驗Ⅰ在T1℃,0.3 MPa,而實驗Ⅱ、III分別改變了實驗其他條件;乙苯的濃度隨時間的變化如圖1所示。
              
圖1                                                     圖2
①實驗Ⅰ乙苯在0~50 min時的反應(yīng)速率為    。 
②實驗Ⅱ可能改變的條件是      。 
③圖2是實驗Ⅰ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時間t的變化曲線,請在圖2中補畫實驗III中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時間t的變化曲線。
(3)若實驗Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2 mol·L-1,其他條件不變,乙苯的轉(zhuǎn)化率將    (填“增大”“減小”或“不變”),計算此時平衡常數(shù)為    。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

在0.5 L的密閉容器中,一定量的氮氣和氫氣進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH<0,其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表:

T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
 
請完成下列問題:
(1)試比較K1、K2的大小,K1________K2(填“>”“=”或“<”)
(2)下列各項能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是________(填字母編號)
a.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
b.v(N2)=3v(H2)
c.容器內(nèi)壓強保持不變
d.混合氣體的密度保持不變
(3)400 ℃時,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K的值為________,當(dāng)測得NH3和N2、H2的物質(zhì)的量分別為3 mol和2 mol、1 mol時,該反應(yīng)的v(N2)________v(N2)(填“>”“<”或“=”)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

二氧化碳捕集、存儲和轉(zhuǎn)化是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點問題之一。
(1)用釕的配合物作催化劑,一定條件下可直接光催化分解CO2,發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)=2CO(g)+O2(g),該反應(yīng)的ΔH       0,ΔS       0(選填“>”、“<”或“=”),在低溫下,該反應(yīng)       (填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。
(2)CO2轉(zhuǎn)化途徑之一是利用太陽能或生物質(zhì)能分解水制H2,然后將H2與CO2轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學(xué)品。你認(rèn)為該方法需要解決的技術(shù)問題有       
a.開發(fā)高效光催化劑
b.將光催化制取的氫氣從反應(yīng)體系中有效分離,并與CO2發(fā)生催化轉(zhuǎn)化
c.二氧化碳及水資源的供應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

一定條件下,體積為1 L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJ·mol-1。
(1)下列各項中能說明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母序號)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器內(nèi)氣體壓強不再變化
c.容器內(nèi)氣體的總質(zhì)量不再變化
d.HF的體積分?jǐn)?shù)不再變化
(2)反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表(表中t2>t1)所示。

反應(yīng)時間/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通過a或b的值及化學(xué)平衡原理說明t1時反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài):________。
(3)若只改變一個條件使上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變大,該反應(yīng)________(填序號)。
a.一定向正反應(yīng)方向移動
b.一定向逆反應(yīng)方向移動
c.一定是減小壓強造成的
d.一定是升高溫度造成的
e.SiF4的平衡轉(zhuǎn)化率一定增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。
(1)工業(yè)上一般采用兩種方法制備甲醇:
反應(yīng)Ⅰ:CO(g) + 2H2 (g) CH3OH (g) DH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+ 3H2(g)  CH3OH (g)+H2O(g) DH2
① 下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。

溫度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
由表中數(shù)據(jù)判斷DH1_______________0(填“<”、“=”或“>”)。
② 某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L密閉容器中充分反應(yīng),4分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡,測得CO的物質(zhì)的量為0.4mol,則CO的反應(yīng)速率為________________,此時的壓強是反應(yīng)前壓強的___________倍。
(2)反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式為____________________,為了加快反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)速率,并且提高H2的轉(zhuǎn)化率,采取的措施是_______________(填寫正確選項的字母)。
a.增大CO2的濃度           b.增大H2的濃度
c.增大壓強                 d.加入催化劑
(3)工業(yè)上利用CO與水蒸氣的反應(yīng),將有毒的CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2,書寫有關(guān)熱化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________________。該反應(yīng)在830K下進(jìn)行時,初始濃度到達(dá)平衡的時間有如下的關(guān)系:
CO的初始濃度(mol/L)
2
4
1
3
H2的初始濃度(mol/L)
3
2
3
3
時間(min)
8
6
12
n
 
則n 為________min。
(4)近年來,科研人員新開發(fā)出一種甲醇和氧氣以強堿溶液為電解質(zhì)溶液的新型手機電池。該電池中甲醇發(fā)生反應(yīng)的一極為______極、其電極反應(yīng)式為_________________。
(5)用該電池作電源,用惰性電極電解飽和NaCl溶液時,每消耗0.2mol CH3OH,陰極產(chǎn)生標(biāo)況下氣體的體積為       L。

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