(建议用时:40分钟)一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成.它运用了“光触媒”技术.在路面涂上一种光催化剂涂料.可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。
下列对此反应的叙述中正确的是( )A.使用光催化剂不改变反应速率B.使用光催化剂能增大NO的转化率C.升高温度能加快反应速率D.改变压强对反应速率无影响解析:选C。
使用催化剂可以改变反应速率.但不能改变反应物的平衡转化率.故A、B项错误;该反应有气体参与.改变压强可影响化学反应速率.故D项错误。
2.在一定温度下.氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g).下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是( ) A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等B.气体密度不再变化C.CO的质量不变D.体系的压强不再发生变化解析:选D。
A项.CO的生成速率为逆反应速率.CO2的生成速率为正反应速率.且CO、CO2的化学计量数相等.则v正(CO2)=v逆(CO).达到化学平衡;B项.ρ=mV.当m(气体)不变时.反应即达到平衡;C项.m(CO)不变.则n(CO)不变.反应达到平衡;D项.该反应是气体体积不变的反应.任意时刻体系的压强均相同.所以压强不能作为平衡的标志。
3.在催化剂作用下用乙醇制乙烯.乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440 ℃温度范围内.下列说法不正确的是( )A.当乙醇进料量一定时.随乙醇转化率增大.乙烯选择性增大B.当乙醇进料量一定时.随温度的升高.乙烯选择性不一定增大C.当温度一定时.随乙醇进料量增大.乙醇转化率减小D.当温度一定时.随乙醇进料量增大.乙烯选择性增大解析:选A。
根据图像.当乙醇进料量一定时.随温度升高.乙醇转化率增大.乙烯选择性先增大后减小.故A项错误.B项正确;根据题图甲.当温度一定时.随乙醇进料量增大.乙醇转化率减小.故C项正确;根据题图乙.当温度一定时.随乙醇进料量增大.乙烯选择性增大.故D项正确。
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意。
4.某科研小组利用如下反应消除NO和CO的污染:2NO(g)+2CO(g)N2 (g)+2CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1。
T℃时.在容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO.保持温度不变.5 min 末达到平衡状态.此时c(N2)=0.4 mol·L-1。
下列说法中不正确的是( )A.x<0B.α(NO)=20%C.0~5 min内.v(CO)=0.16 mol·L-1·min-1D.保持温度不变.若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 molCO.重新达到平衡时.c(N2)=0.8 mol·L-1解析:选BD。
该反应ΔS<0.若要使反应自发进行.则必须为放热反应.故ΔH<0.即x<0.故A项正确;5 min末达到平衡状态.c(N2)=0.4 mol·L-1.则n(N2)=0.4 mol·L-1×2 L=0.8 mol.根据方程式可知反应中Δn(NO)=Δn(CO)=1.6mol.则NO的转化率α(NO)=1.6 mol2 mol×100%=80%.故B项错误;v(CO)=Δn(CO)V·t=1.6 mol2 L×5 min=0.16 mol·L-1·min-1.故C项正确;5 min 末达到平衡状态.n(NO)=n(CO)=(2-1.6) mol=0.4 mol.则平衡时c(NO)=c(CO)=0.2 mol·L-1.又因为c(N2)=0.4 mol·L-1.c(CO2)=0.8 mol·L-1.所以该反应的平衡常数K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=0.4×0.820.22×0.22=160。
保持温度不变.再充入2 mol NO和2 mol CO.平衡向右移动.假设重新达平衡时.c(N2)=0.8 mol·L-1.则平衡转化率不变.各物质的浓度分别为c(NO)=c(CO)=0.4 mol·L-1.c(CO2)=1.6 mol·L-1.则Q c=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=0.8×1.620.42×0.42=80≠K.故假设不成立.即重新达到平衡时c(N2)≠0.8 mol·L-1.此时反应正向进行.达到新平衡时.c(N2)>0.8 mol·L -1.故D项错误。
5.T℃时.在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s)ΔH<0.按照不同配比充入A、B.达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示.下列判断正确的是( )A.T℃时.该反应的平衡常数为4B.c点没有达到平衡.此时反应向逆反应方向进行C.若c点为平衡点.则此时容器内的温度高于T℃D.T℃时.直线cd上的点均为平衡状态解析:选C。
根据平衡常数的表达式.K=1c(A)·c(B)=14.A项错误;c点没有达到平衡.若要达到平衡.应向d点移动.A、B的浓度降低.说明反应向正反应方向进行.B项错误;如果c点为平衡点.此时的平衡常数小于T℃时的平衡常数.说明平衡向逆反应方向移动.即升高温度.C项正确;平衡常数只受温度的影响.与浓度、压强无关.因此曲线ab是平衡线.D项错误。
三、非选择题6.Ⅰ.现有三个反应:反应①Fe(s)+H2O(g)===FeO(s)+H2(g) ΔH1=a kJ/mol.平衡常数为K1反应②CO(g)+H2O(g)===H2(g)+CO2(g) ΔH2.平衡常数为K2反应③Fe(s)+CO2(g)===FeO(s)+CO(g) ΔH3=b kJ/mol.平衡常数为K3在不同温度下.部分K1、K2的值如下:T/℃700 800K1 2.38 2.56K20.80(1)CO(g)+H2O(g)===H2(g)+CO2(g) ΔH2=________(用a.b表示)。
(2)K1的表达式为________;根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式为K3=________。
Ⅱ.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂).分别充入同量的NO x及C3H6.在不同温度下.同时发生以下反应:18NO(g)+2C3H6(g)9N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g);18NO2(g)+4C3H6(g)9N2(g)+12CO2(g)+12H2O(g);并分别在t时测定其中NO x转化率.绘得图像如下图所示:(4)BC7.煤炭属于不可再生能源.高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。
请回答下列问题:(1)煤的液化。
原理是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1;CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=bkJ·mol-1。
则反应C(s)+H2O(g)+H2(g)CH3OH(l)的ΔH=________kJ·mol-1(用a、b表示)。
(2)煤的气化。
原理是C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH。
在1L密闭容器中投入1 mol C.并充入2 mol H2.测得相关数据如图所示:①有关图1、图2的说法正确的有________(填字母)。
A.氢气的反应速率v(Z)>v(X)>v(Y)B.T1<1 000 KC.平衡常数K(X)=K(Y)>K(Z)D.工业生产中.当温度为T2时.压强越高.经济效益越好②图2中A点对应的平衡常数K p=________(用平衡分压代替平衡浓度计算.分压=总压×物质的量分数)。
(3)煤生产水煤气和半水煤气。
①工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气.要求气体中(CO+H2)与N2的体积之比为3.1~3.2.发生的反应有C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)、C(s)+1 2O2(g)CO(g)。
从能量角度考虑.通入空气的目的是_______________________ ___________________________。
②如图3是反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线.则t2时刻改变的条件可能是____ ____(写出一种即可)。
若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍.在图中t4~t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线.并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。
答案:(1)a+b(2)①ABC ②1 6(3)①前者是吸热反应.通入空气后发生的是放热反应.可维持体系的热平衡②降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)8.雾霾严重影响人们的生活.汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。
已知汽车尾气排放时容易发生以下反应:①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=a kJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1③2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH3请回答下列问题:(1)ΔH3=________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
(2)对于有气体参与的反应.表示平衡常数K p时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B).则反应①的平衡常数表达式K p=_______________ _____________。
(3)下列能说明反应③已达平衡状态的是__________(填字母)。
A.单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol COB.在恒温恒容的容器中.混合气体的密度保持不变C.在绝热恒容的容器中.反应的平衡常数不再变化D.在恒温恒压的容器中.NO的体积分数保持不变(4)在一定温度下.向体积为VL的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO.发生反应③。
在t1时刻达到平衡.此时n(CO)=x mol.n(NO)=2x mol.n(N2)=ymol.则NO的平衡转化率为________(用含x、y的代数式表示);再向容器中充入y mol CO2和x mol NO.则此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(5)烟气中也含有氮氧化物.C2H4可用于烟气脱硝。