桐庐中学2015学年第二学期高三化学作业化学平衡

1桐庐中学2015学年第二学期高三化学作业——化学平衡（1）1.一定量的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。下列说法正确的是A．550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B．650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C．T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D．925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总2．在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y(g)，发生反应X（g）+Y(g)M(g)+N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列说法正确的是：A.实验①中，若5min时测得n(M)=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）=1.0×10-2mol/(L·min)B.实验②中，该反应的平衡常数K=2.0C.实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%D.实验④中，达到平衡时，b0.0603．一定温度下，在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)容器编号温度（℃）起始物质的量（mol）平衡物质的量（mol）CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)I3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列说法正确的是2A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C．容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长D．若起始时向容器I中充入CH3OH0.1mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行4．某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)＋mY(g)3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是A．m=2B．两次平衡的平衡常数相同C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1D．第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-15．在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2下，在0~t1时间内，v(Y)＝a－bt1mol·L-1·min-1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小6．已知反应：2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH＜0。将一定量的NO2与CO充入装有催化剂的注射器中后封口。右图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）。下列说法不正确．．．的是A．b点的操作是快速压缩注射器B．c点与a点相比，c(NO2)、c(N2)都增大C．e点：(正)(逆)D．若考虑体系温度变化，且没有能量损失，则平衡常数K(c)K(f)7．（2013浙江高考）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)△H1反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)△H2反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)△H3请回答下列问题：（1）△H3与△H1、△H2之间的关系是：△H3。（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，3测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图（见图1）。则：①△H30(填＞、＝或＜)。②在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是。③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度上升到T2，并维持该温度。请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。图1图2（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有（写出2个）。（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是。A．NH4ClB．Na2CO3C．HOCH2CH2OHD．HOCH2CH2NH28．（2014浙江高考）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)请回答下列问题：⑴反应Ⅰ能自发进行的条件是。⑵对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp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Ⅱ的Kp=(用表达式表示)。⑶假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意4图正确的是。ABCD⑷通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是。⑸图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有。A．向该反应体系中投入石灰石B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度C．提高CO的初始体积百分数D．提高反应体系的温度⑹恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。桐庐中学2015学年第二学期高三化学作业——化学平衡（2）5命题人：胡樟洄审核人：姜永良班级姓名1．(2015·浙江高考)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:(g)(g)＋H2(g)(1)已知:化学键C—HC—CCCH—H键能/kJ·mol－1412348612436计算上述反应的ΔH=kJ·mol－1。(2)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=2·1·c·n·j·y(用α等符号表示)。(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实。②控制反应温度为600℃的理由是。(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2＋H2CO＋H2O,CO2＋C2CO。新工艺的特点有(填编号)。①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移②不用高温水蒸气,可降低能量消耗③有利于减少积炭④有利于CO2资源利用2．反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝。②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b、c。6③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为；实验a和c的平衡转化率：αa为、αc为。3．中科院大连化学物理研究所的“煤基甲醇制取低碳烯烃技术（简称DMTO）”荣获2014年度国家技术发明一等奖。DMTO技术主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段，相关反应的热化学方程式如下：(i)煤气化制合成气：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(ii)煤液化制甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(iii)甲醇制取低碳烯烃：2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)ΔH=-11.72kJ·mol-1……(a)3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g)ΔH=-30.98kJ·mol-1……(b)回答下列问题：（1）已知：C(s)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=+172.5kJ·mol-1，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.0kJ·mol-1反应(i)能自发进行的条件是（填“高温”、“低温”或“任何温度”）。（2）反应(ii)中以氢碳[n(H2)∶n(CO)]投料比为2制取甲醇，温度、压强与CO的平衡转化率关系如下图1。[来源:Z#xx#k.Com]①对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp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A点时反应(ii)的Kp=（保留两位有效数字，分压=总压×物质的量分数）。②比较P1P2，Kp(Q)Kp(R)（填“大于”、“小于”或“等于”）。③工业上常以铜基催化剂，压强5MPa，温度275℃下发生反应(ii)，CO转化率可达到40%左右。为提高CO转化率除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有（写出2个）。④若反应(ii)在恒容密闭容器内进行，T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t2时刻迅速降温到T2，t3时刻体系重新达到平衡。试在图中画出t2时刻后甲醇浓度随时间变化趋势图(在图中标出t3)。（3）烯烃化阶段：在常压和某催化剂作用下，甲醇的平衡转化率及乙烯、丙烯等物质的选择性（指除了水蒸气以外的产物中乙烯、丙烯等物质的物质的量分数）与反应温度之间的关系如图3。为尽可能多地获得乙烯，控制反应温度为550℃的理由是。4.新的研究表明二甲醚(DME)是符合中国能源结构特点的优良车用替代燃料。二甲醚催化重整制氢气的反应过程，主要包括以下几个反应(以下数据为200℃、1.01×105Pa测定，7a、b、c、d都大于零)：①CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)△H=+akJ•mol-1②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H=+bkJ•mol-1③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-ckJ•mol-1④CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)△H=+dkJ•mol-1请回答下列问题。(1)写出用二甲醚制H2同时全部转化为CO2时反应的热化学方程式。(2)写出反应③的平衡常数表达式K=。若温度升高，此反应的K值将(增大、减小或不变)。(3)在200℃恒容的密闭容器中，放入一定量的甲醇如④式建立平衡，以下可以作为该反应达到平衡状态的判断依据为。A.容器内气体密度保持不变B.气体的平均相对分子质量保持不变C.CO的体积分数保持不变D.CO与H2的物质的量之比保持1:2不变(4)工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如下图