2024届高三新高考化学大一轮专题练习:化学平衡
一、单选题
1.(2023·全国·高三统考专题练习)乙酸甲酯催化醇解反应方程式为:,已知,,其中、为速率常数,为物质的量分数。己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料,测得348K、338K两个温度下乙酸甲酯转化率随时间的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.曲线①②中,曲线①对应的更大
B.升高温度,该醇解平衡向正反应方向移动
C.a、b、c、d四点中,与差值最大的是b点
D.338K时,该反应的化学平衡常数为1
2.(2023春·广东佛山·高三佛山一中校考阶段练习)一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是
A.a点时,υ(X)=υ(Z)
B.a、b两点的速率:υa (Z) >υb (Z)
C.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
D.反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为0.079 mol/(L s)
3.(2023·河北秦皇岛·统考三模)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
(i)
(ii)
时,溶液中随的变化关系如图。
下列有关溶液的说法正确的是
A.加入少量溶液,反应(i)的平衡逆向移动
B.溶液中
C.加入少量固体,则平衡时的比值减小
D.当pH=9.0时,溶液中的平衡浓度约为
4.(2023春·广东佛山·高三校联考阶段练习)某温度下,在2L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应:,12s生成C的物质的量为0.8mol(过程如图)。下列说法正确的是
A.4s时,A和B的浓度相等,反应建立平衡
B.0~2s内,用A表示的平均反应速率为
C.
D.12s时容器内气体的总物质的量为起始时的
5.(2023·辽宁丹东·统考二模)根据下列实验操作及现象所得结论错误的是
选项 实验操作及现象 结论
A 将与水蒸气混合后通过炽热的催化剂,生成的气体使澄清石灰水变浑浊 被水蒸气氧化
B 向某溶液中加入溶液,未产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 该溶液中不含
C 将封装有和混合气体的圆底烧瓶浸泡在冷水中,气体颜色变浅 转化为为放热过程
D 室温下测定浓度均为的两种溶液的: 结合质子能力:
A.A B.B C.C D.D
6.(2023春·江苏泰州·高三姜堰中学校考期中)氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。氮气经过一系列的变化可以合成氨、氮的氧化物、硝酸等重要的化工原料;NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,减少环境污染。对于反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) H<0,下列有关说法不正确的是
A.升高温度,该反应的平衡常数增大
B.催化剂降低了正、逆反应的活化能
C.1molN-H断裂同时有1molO-H断裂,说明达该条件下的平衡状态
D.其它条件不变,加入高效的催化剂能提高单位体积内的活化分子百分数
7.(2023·重庆·统考三模)甲烷是一种温室气体,将它转化为高附加值产品甲醇具有重要意义。目前工业上的甲烷转化大多需要先通过重整生成合成气(CO、)再转化为甲醇,涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在密闭容器中通入3mol 和2mol ,假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ,分别在0.2MPa和2MPa下进行反应,其中和的平衡体积分数随温度变化如图所示。
已知:对于反应Ⅱ,,,、为速率常数,只与温度有关,分压=总压×物质的量分数。下列说法不正确的是
A.压强为0.2MPa时,表示和的曲线分别是b、d
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.在升温的过程中,反应Ⅱ速率常数增大的倍数;>
D.500K,2MPa条件下,若平衡时CO的物质的量为1mol,则的转化率约为66.7%
8.(2023春·天津·高三统考期中)一定温度下,在固定容积的密闭容器中加入一定量的A,发生反应:3A(g) B(g)+2C(g),下列描述中能说明该反应达到平衡状态的是
A.单位时间内生成amolB,同时消耗2amolC
B.容器中的压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.A、B、C的物质的量之比为3:1:2
9.(2023春·江苏南京·高三南京师范大学附属扬子中学校联考阶段练习)下列有关说法不正确的是
A.在容器中充入4 mol 和5 mol ,一定条件下充分反应,反应结束后,电子转移的物质的量为20 mol
B.在恒容容器内,反应达到平衡后,通入Ar,压强增大,但v(正)和v(逆)都不变
C.断裂3 mol 键的同时,断裂2 mol 键,说明该反应达到平衡状态
D.当混合气体的平均摩尔质量不变,说明该反应达到平衡状态
10.(2023·上海·高三专题练习)700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO2(g)和H2(g),发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反应过程中测定的部分数据见表(表中t2>t1):
反应时间/min n(CO2)/mol n(H2)/mol
0 0.60 1.80
t1 0.20
t2 0.60
下列说法正确的是
A.反应在0~t1min内的平均速率为v(H2)=mol·L-1·min-1
B.若900℃时该反应的平衡常数为2,则正反应为吸热反应
C.t2时,c(CO2)=0.10mol·L-1
D.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molCO2(g)和0.40molH2O(g),则v正>v逆
11.(2023·上海·模拟预测)体积均为2.0L的恒容密闭容器甲、乙、丙中,发生反应:CO2(g)+C(s) 2CO(g),起始投料量如表,在不同温度下CO平衡浓度随温度变化如下图。下列说法正确的是
容器 n(CO2)/mol n(C)/mol n(CO)/mol
甲 0.2 0.6 0
乙 0.4 0.8 0
丙 X<0.6 1 0
A.曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的容器分别是乙、甲、丙
B.a、b、c三点所处状态的压强大小关系:pc>pb>pa
C.1100K时,平衡时容器中混合气体的平均分子量大小关系:甲>乙>丙
D.1000K时,若起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1mol,则v(正)>v(逆)
12.(2023·广东·高三专题练习)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法错误的是
A.该反应△H>0
B.550℃时,充入惰性气体将使v正>v逆
C.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0pa
13.(2023春·云南玉溪·高三玉溪师范学院附属中学校考期中)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项 实验操作和现象 结论
A T℃压缩装有混合气体(已达平衡)的容器,气体颜色加深 平衡向生成的方向移动
B 向乙醇中加入一小粒金属钠,产生无色气体 乙醇中含有水
C 向某溶液中滴加稀硫酸,将产生的气体通入品红溶液,品红褪色 该溶液中含有
D T℃用pH试纸测得的溶液pH约为9,的溶液pH约为8
A.A B.B C.C D.D
二、多选题
14.(2023春·山东·高三统考期中)用图示实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是
A.用图①装置探究温度对平衡的影响
B.用图②装置验证化学能与热能的转化
C.用图③装置验证镁和盐酸反应是放热反应
D.用图④装置验证原溶液无钾离子,用洁净铂丝蘸取待测液,在酒精灯火焰上灼烧,观察到火焰呈黄色
三、非选择题
15.(2023春·广东广州·高三广州市白云中学校考期中)在化学反应的研究和实际应用中,人们除了选择合适的化学反应以实现新期特的物质转化或能量转化,还要关注化学反应进行的快慢和程度,以提高生产效率。
(1)控制条件,让反应在恒容密闭容器中进行如下反应:。用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如表。
时间 0 1 2 3 4 5
10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00
3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
前2s内的平均反应速率___________,从表格看,已达化学平衡的时间段为:___________。
(2)如图是在一定温度下,某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后,发生反应,已知是红棕色气体,是无色气体。反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。
下列叙述正确的是___________。
a.时,反应未达到平衡,浓度在减小
b.时,反应达到平衡,反应不再进行
c.各物质浓度不再变化
d.各物质浓度相等
e.,浓度增大
f.反应过程中气体的颜色不变
(3)在压强为条件下,与的混合气体在催化剂作用下能自发放热反应生成甲醇:。为了寻得合成甲醇的适宜温度与压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面的实验设计表中。表中剩余的实验数据:___________,___________。
实验编号 (℃)
① 180 0.1
② 5
③ 350 5
(4)比较相同浓度的溶液和不同浓度的溶液反应的反应快慢可通过测定___________来实现。
(5)在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨气的反应速率由大到小排列___________
A. B.
C. D.
16.(2023春·吉林延边·高三延边二中校考期中)甲醇是一种重要的化工原料,在生产生活中有重要用途。现在2L的恒容密闭容器中充入和,一定条件下发生反应:。测得CO和的物质的量变化如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。
(1)从反应开始至达到平衡,以表示的反应的平均反应速率___________;下列措施能增大反应速率的是___________。
A.升高温度 B.降低压强 C.减小的浓度 D.加入合适的催化剂
(2)反应达到平衡状态时的转化率为___________。
(3)在相同条件下,若向该密闭容器中充入与,二者充分反应后,根据反应的特点推测,能够___________(填放出或吸收)的热量___________(填“>”“<”或“=”)。
17.(2023春·广东深圳·高三校联考期中)减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物,在生产生活中有重要意义。
Ⅰ.雾霾严重影响人们生活,雾霾的形成与汽车排放的NOx等有毒气体有关。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理,相关原理为C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A.2v正(NO)=v逆(CO2)
B.混合气体中N2的体积分数保持不变
C.单位时间内断裂1个N≡N同时生成1个C=O
D.恒温、恒容条件下,混合气体的密度保持不变
E.恒温、恒压条件下,混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中,汽车尾气中CO和NO可发生反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g),若在容积为10L的密闭容器中进行该反应,起始时充入0.4molCO、0.2molNO,反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间变化如图所示。
①实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1。
②实验a中NO的平衡转化率为_______。
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染,逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池,无污染,能量高,有广泛的应用前景,工作原理如图所示。
(3)回答下列问题:
①该燃料电池中正极通入的物质是_______,负极发生的反应式为_______。
②电池工作时,OH-移向_______电极(填“a”或“b”)。
18.(2023春·福建宁德·高三统考期中)汽车尾气中对人类健康造成危害的物质主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等,可用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,减少大气污染。回答下列问题:
(1)三元催化器可同时将汽车尾气中的三种污染物转化为无害物质。写出转化过程中和CO反应的化学方程式_____________。该反应的能量变化关系如图所示:
判断其属于_______________(填“放热反应”或“吸热反应”)。
(2)一定温度下,在一个10L的密闭容器中加入活性炭(足量)和1.0mol NO,发生反应的化学方程式为:。NO、的物质的量随时间的变化如下表所示:
物质的量/mol 0 5min 9min 10min 12min
NO 1.0 0.58 0.42 0.40 0.40
0 0.21 0.29 0.30 0.30
①各时间段反应速率最快的是_____(填“0~5”“5~9”“9~10”)min,原因是________________。
② 0~5min内,反应速率_______;
③ 按表中数据,反应一定达到化学平衡状态的时间段是_________min~12min,此时,
容器中的物质的量浓度是_______。
参考答案:
1.C
【分析】根据图像可知,①曲线的反应速率最快,说明温度高,即曲线①对应温度为348K,曲线②对应温度为338K;
【详解】A.温度越高,反应速率越快,值越大,根据分析以及图像可知,曲线①对应的更大,故A说法正确;
B.由图可知,温度越高,乙酸甲酯转化率越高,反应正向进行程度变大,说明反应为吸热反应,故升高温度,该醇解平衡向正反应方向移动,故B说法正确;
C.、是温度的函数,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向进行,受温度的影响较大,因此升高温度,增大程度大于,即-的值最大的是曲线①;据图像可知,a点是反应向正方向进行,c点为平衡点,随着反应进行,v正逐渐减小,v逆逐渐增大,因此四点中,与差值最大的是a点,故C说法错误;
D.338K时,令乙酸甲酯的物质的量为1mol,C6H13OH的物质的量为1mol,则达到平衡时,消耗乙酸甲酯、C6H13OH的物质的量均为1mol×50%=0.5mol,则生成CH3COOC6H13和甲醇的物质的量为0.5mol,K=,故D说法正确;
故选C。
2.B
【分析】由题干图示信息可知,达到平衡时X减少了1.20-0.41=0.79mol,Y减少了1.00-0.21=0.79mol,Z增加了1.58mol,根据变化量之比等于化学计量数之比可知,该反应方程式为:X(g)+Y(g)2Z(g),据此分析解题。
【详解】A.化学反应速率为平均反应速率,而不是瞬时速率,故无法a点时X、Z的瞬时速率,A错误;
B.由题干图示信息可知,a、b两点中a点对应的反应物浓度大于b点对应的反应物浓度,故生成Z的反应速率为υa (Z) >υb (Z),B正确;
C.由分析可知,反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),C错误;
D.由题干图示信息可知,反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为==0.0395 mol/(L s),D错误;
故答案为:B。
3.D
【详解】A.加入少量NaOH溶液,反应(ii)正向移动,溶液中将减小,反应(i)将正向移动,A错误;
B.0.10mol/L溶液中,原子的总浓度为,溶液中Cr原子总浓度为,B错误;
C.,只要温度不变,此比值就不变,C错误;
D.当溶液的时,,因此可忽略溶液中,即,反应(ii)的平衡常数,联立两个方程可得,D正确;
故选:D。
4.D
【详解】A.4s时,A和B的浓度相等,图中两曲线相交后A、B物质的量还在减少,说明还未达到平衡,故A错误;
B.0~2s,A的平均反应速率为,故B错误;
C.时,B物质的量改变量为0.4,A物质的量改变量为1.2mol,C生成物质的量为0.8mol,则改变量之比等于计量系数之比,因此化学计量系数之比,故C错误;
D.12s时△c(A)=0.8mol-0.2mol/L=0.6mol/L,△c(C)=0.4mol/L,△c(B)=0.2mol/L,则△c(A)∶△c(B)∶△c(C)=3∶1∶2,反应为3A(g)+B(g) 2C(g),12s时生成C的物质的量为0.8mol,△n(A)∶△n(B)∶△n(C)=△n(A)∶△n(B)∶0.8mol=3∶1∶2,△n(A)=1.2mol,△n(B)=0.4mol,n(A)=0.8mol/L×2L-1.2mol=0.4mol,n(B)=0.5mol/L×2L-0.4mol=0.6mol,此时总物质的量为0.8mol+0.6mol+0.4mol=1.8mol,起始时A、B的总物质的量为(0.8mol/L+0.5mol/L)×2L=2.6mol,则反应为12s时容器内气体的总物质的量与起始时容器内气体的总物质的量之比为,故D正确;
故选D。
5.B
【详解】A.将CO与水蒸气混合后通过炽热的催化剂,生成的气体使澄清石灰水变浑浊,说明反应生成了CO2,C元素的化合价由+2价升至+4价,CO被水蒸气氧化,A项正确;
B.向某溶液中加入NaOH溶液,若溶液中含有且碱足量,则两者反应生成NH3 H2O,由于没有加热,不会产生NH3,不会产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,B项错误;
C.在封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶中存在可逆反应2NO2 N2O4的平衡,前者为红棕色气体,后者为无色的,将此圆底烧瓶浸泡在冷水中,气体颜色变浅,说明降低温度平衡正向移动,NO2转化为N2O4为放热过程,C项正确;
D.室温下浓度均为0.1mol/L的两种溶液的pH:Na2CO3>NaHCO3,说明的水解能力大于,即结合质子(H+)的能力大于,D项正确;
答案选B。
6.A
【详解】A.该反应为放热反应,升温平衡常数减小,A项错误;
B.催化剂改变反应历程,降低反应的正逆活化能加快反应速率,B项正确;
C.反应断裂1mol N-H为正向进行,同时形成1molO-H键,当1mol O-H断裂时为逆向,可与看出逆向和正向反应速率相等,反应达到平衡,C项正确;
D.加入催化剂降低活化能单位体积内活化分子数增加,单位体积内活化分子百分数增加,D项正确;
故选A。
7.C
【分析】2个反应均为放热反应,随着温度降低,平衡均正向移动,甲烷含量减小、甲醇含量增加,故ab为甲烷变化曲线、cd为甲醇含量曲线;反应Ⅰ为气体分子数增大的反应、反应Ⅱ为分子数减小的反应,相同条件下,增大压强,反应Ⅰ逆向移动、反应Ⅱ正向移动,使得甲烷含量增加、甲醇含量增大,则bd为0.2Mpa变化曲线、ac为2Mpa变化曲线;
【详解】A.由分析可知,压强为0.2MPa时,表示和的曲线分别是b、d,A正确;
B.混合气体的平均相对分子质量M= m/n,气体质量不变,但是气体的总物质的量随反应进行而改变,所以M会发生改变,当M不变时,反应达到平衡,B正确;
C.已知:对于反应Ⅱ,,,当时,即达到化学平衡态,此时,因为反应是放热反应,升温减小,所以升高温度变小,所以增加的倍数更大,C错误;
D.在密闭容器中通入3mol 和2mol ,只发生反应Ⅰ和Ⅱ:
由图可知,平衡时,甲烷、甲醇量相等,则3-2a=2a-1,a=1mol,的转化率约为66.7%,D正确;
答案选C。
8.A
【详解】A.单位时间内生成amol B,正向反应,同时消耗2amolC,逆向反应,两个不同方向,速率之比等于计量系数之比,可以作为判断平衡标志,则A符合题意;
B.该反应是等体积反应,压强始终不变,当容器中的压强不再变化,不能作为判断平衡标志,故B不符合题意;
C.密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,当混合气体的密度不再变化,不能作为判断平衡标志,故C不符合题意;
D.A、B、C的物质的量之比为3:1:2,不能作为判断平衡标志,只能说当某物质的物质的量浓度在改变,就能说达到平衡,故D不符合题意。
综上所述,答案为A。
9.C
【详解】A.和反应生成NO和水,反应方程式为,消耗4mol转移20mol电子,A正确;
B.通入Ar,压强增大,但在恒容容器内体积不变,反应中各物质的浓度不变,v(正)和v(逆)都不变,B正确;
C.由,断裂3mol 键即消耗1molNH3,指正反应方向,同时断裂2mol 键即消耗1molH2O,指逆反应方向,但二者比值为1:1,不等于物质的系数之比,则正逆反应速率不相等,说明该反应未达到平衡状态,C错误;
D.密闭容器中混合气体的总质量不变,该反应前后气体的分子数不相同,则混合气体的总物质的量发生变化,当平均摩尔质量不变,说明该反应达到平衡状态,D正确;
答案选C。
10.C
【分析】根据表格中的数据,t1时△n(CO2)=0.60mol-0.20mol=0.40mol,根据方程式中各物质的计量数之比可知,△n(H2)=0.40mol=1.20mol,故t1时n(H2)=1.80mol-1.20mol=0.60mol,故t1时反应达平衡,t2时n(CO2)=0.20mol;
【详解】A.v(CO2)== mol·L-1·min-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)=3v(CO2)=mol·L-1·min-1,选项A错误;
B.在700℃时,t1min时反应已经达到平衡状态,此时c(CO2)==0.1mol/L,c(H2)==0.3mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)==0.2mol/L,则K==14.8,温度升至900℃,上述反应平衡常数为2,说明温度升高,平衡常数减小,平衡是向左移动的,那么正反应为放热反应,选项B错误;
C.t2时n(CO2)=0.20mol,c(CO2)=0.10mol·L-1,选项C正确;
D.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molCO2(g)和0.40molH2O(g),c(CO 2)==0.2mol/L,c(H2O)==0.4mol/L,Qc==14.8=K,平衡不移动,则v(正)=v(逆),选项D错误;
答案选C。
11.A
【详解】A.CO2(g)+C(s) 2CO(g)反应中,C为固体,不影响平衡移动,CO的化学计量数大于CO2的化学计量数,且反应发生在恒容密闭容器中,所以增大CO2的物质的量,则平衡左移。甲容器中n(CO2)初始为0.2mol,若全部转化为CO,则c(CO)=0.2mol/L,所以曲线Ⅰ对应的容器不是甲;若曲线Ⅲ对应的容器为甲,则在1100℃时,乙容器中的c(CO)应小于0.08mol/L,不符合图示。综上分析,曲线Ⅱ对应的容器是甲,故曲线Ⅰ对应的容器是乙,曲线Ⅲ对应的容器是丙,A项正确;
B.该反应生成物中气体的化学计量数大于反应物中气体的化学计量数。b、c两点为同一容器的不同状态,b点的c(CO)更大,该状态下气体的总物质的量大于c点状态,故pb>pc;a点为容器乙状态,该状态下气体的总物质的量大于b点,故pa>pb,所以a、b、c三点所处状态的压强大小关系:pa>pb>pc,B项错误;
C.CO2的分子量大于CO,所以CO2的转化率越高则混合气体的平均分子量大小越小。相同温度下,容器中转化率丙>甲>乙,故平衡时容器中混合气体的平均分子量大小关系:乙>甲>丙,C项错误;
D.1000K时,若起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1mol,则,而1000K时,根据图示可知反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)的平衡常数K<0.5,Q>K,则起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1mol,反应v(正)
12.D
【详解】A.随着温度的升高,CO2的体积分数降低,即升温该平衡正向移动,所以该反应为吸热反应,△H>0,A项正确;
B.恒压充入惰性气体,容器容积变大,平衡向气体增大的方向移动,即平衡正向移动,v正>v逆,B项正确;
C.设CO2为1mol,该条件下转化率为x,根据已知信息建立三段式,650℃时CO2和CO的体积分数分别为60%和40%,即得到x=0.25,则转化率为25%,C项正确;
D.925℃时,CO的体积分数为96%,故=23.04p总,D项错误;
故选D。
13.D
【详解】A.压缩容器,各物质的浓度均变大,不能说明平衡向生成的方向移动,A错误;
B.乙醇含有羟基,也能和钠反应生成氢气,不能说明乙醇中含有水,B错误;
C.也可能是生成氯气等强氧化性的气体,或溶液含有亚硫酸氢根离子也会生成使品红褪色的二氧化硫,C错误;
D.根据越弱越水解可知,溶液碱性更强则对应醋酸酸性弱,则,D正确;
故选D。
14.AC
【详解】A.只有温度是变量,因此可探究温度对化学平衡的影响,故A项正确;
B.乙为原电池装置,将化学能转化为电能,因此无法验证化学能与热能的转化,故B项错误;
C.镁和盐酸反应时使得U型管中红墨水左低右高,故反应为放热反应,故C项正确;
D.K的焰色试验应该透过蓝色钴玻璃,故D项错误;
答案选AC。
15.(1) 1.875×10-4mol/(L s) 4s
(2)ace
(3) 180 2:3
(4)溶液出现浑浊的时间
(5)BADC
【详解】(1)前 2s 内(NO)=mol/(L s)=3.75×10-4mol/(L s),相同时间内同一反应中不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比,故 (N2)=(NO)=×3.75×10-4mol/(L s)=1.875×10-4mol/(L s);反应达到平衡时各物质的物质的量浓度不变,4s时各物质的浓度不变,此时该反应达到平衡状态,故答案为:1.875×10-4mol/(L s);4s;
(2)a.t1时,反应未达到平衡,反应正向进行,反应物的浓度减小,则二氧化氮浓度减小,a正确;
b.t2时,反应达到平衡,正逆反应速率相等等不等于0,所以反应没有停止,b错误;
c.t2~t3段为平衡状态,各物质的浓度不变,c正确;
d.t2~t3段为平衡状态,各物质的量浓度不变但不相等,d错误;
e.0~t2段反应正向进行,反应物浓度减小、生成物浓度增大,则N2O4浓度增大,e正确;
f.二氧化氮浓度越大,气体颜色越深,0~t2段反应正向进行,二氧化氮浓度减小,气体颜色变浅,f错误;
故答案为:ace;
(3)寻找合成甲醇的适宜温度和压强,故温度压强为变量,相同,m=2:3;①②中压强不同,则温度相同为180℃,故答案为:180;2:3;
(4)已知Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,则比较相同浓度的Na2S2O3溶液和不同浓度的H2SO4溶液反应的反应快慢可通过测定溶液出现浑浊的时间来实现,故答案为:溶液出现浑浊的时间;
(5)将反应速率全部转化为氢气的反应速率进行比较,A.(H2)=0.6mol/(L min);B. (N2)=0.3mol/(L min),反应速率之比等于其计量数之比,所以(H2)=0.9mol/(L min);C. (NH3)=0.15mol/(L min),反应速率之比等于其计量数之比,所以(H2)=0.225mol/(L min);D. (H2)=0.3mol/(L min);所以该反应的速率由大到小的顺序是:B>A>D>C,故答案为:B>A>D>C。
16.(1) AD
(2)75%
(3) 放出 <
【详解】(1)根据图1知,3min时反应达到平衡状态,从反应开始至达到平衡,v(CO)==0.125mol/(L min),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)=2v(CO)=0.25mol/(L min);
A.升高温度,能增大反应速率,A项选;
B.降低压强,能减慢反应速率,B项不选;
C.减小CH3OH的浓度,减慢反应速率,C项不选;
D.加入合适的催化剂,能降低反应的活化能,增大反应速率,D项选;
答案为:0.25mol/(L min);AD。
(2)根据图1,从反应开始至达到平衡,CO物质的量减少1.00mol-0.25mol=0.75mol,根据转化物质的量之比等于化学计量数之比,H2物质的量减少0.75mol×2=1.5mol,H2的转化率为×100%=75%;答案为:75%。
(3)根据图2知,2molH2(g)与1molCO(g)完全反应生成1molCH3OH(g)放出128.8kJ的热量,若向该密闭容器中充入2molCO(g)与4molH2(g),由于该反应为可逆反应,任一反应物的转化率都小于100%,二者充分反应,能够放出的热量小于257.6kJ;答案为:放出;<。
17.(1)BDE
(2) 2.5×10-4 60%
(3) 空气 N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O a
【详解】(1)A.由反应方程式知当时反应达到平衡,故A不符合题意;
B.混合气体中的体积分数保持不变时,说明消耗的氮气和生成的氮气相等,反应达到平衡状态,故B符合题意;
C.由方程式知单位时间内断裂1个同时生成2个C=O,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,故C不符合题意;
D.由方程式知,反应有固体参加,恒温、恒容条件下,混合气体的密度保持不变时,混合气体的质量不再变化,说明反应达到平衡,故D符合题意;
E.由方程式知,反应前后气体的总物质的量不变,当混合气体的平均摩尔质量保持不变时,说明气体的总质量不再变化,反应达到了平衡,故E符合题意;
故答案为:BDE
(2)起始时充入0.4molCO、0.2molNO,发生,设转化的CO为nmol,则,由压强之比等于物质的量之比得,解得n=0.1mol,所以实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=;
②设转化的NO为xmol,则,由压强之比等于物质的量之比得,解得x=0.12mol,实验a中NO的平衡转化率为;
(3)①肼—空气燃料电池中肼中氮元素为-2价升高到氮气中的0价,发生氧化反应,所以通入肼的一极为负极,电极反应式为,通入空气的一极为正极;
②根据①分析a极为负极,b极为正极,对于原电池来说,阴离子移向负极,所以电池工作时,移向a电极;
18.(1) 放热反应
(2) 0~5 反应物的浓度最大 0.0042 10 0.03
【详解】(1)三元催化器可同时将汽车尾气中的三种污染物转化为无害物质,故二氧化氮转化为氮气,一氧化碳转化为二氧化碳:;反应过程能量图像中反应物的总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应;
(2)①起始时反应物的浓度最大,故各时间段反应速率最快的是0~5min;
②0~5min内,反应速率v(NO)=,由化学方程式的计量系数之比等于各物质的反应速率之比可得v(CO2)=v(NO)=0.0042;
③平衡状态时各物质的含量不再发生改变,故按表中数据,反应一定达到化学平衡状态的时间段是10min~12min;10min时,n(NO)=0.4mol,故NO的变化量为0.6mol,生成0.3mol二氧化碳,此时,容器中的物质的量浓度是0.03。