1、填空题 分解水制氢气的工业制法之一是硫——碘循环,主要涉及下列反应:
I? SO2+2H2O+I2→H2SO4+2HI?
II? 2HIH2+I2
III? 2H2SO4 → 2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是_________?
a.反应III易在常温下进行? b.反应I中SO2还原性比HI强
c.循环过程中需补充H2O?d.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。
0—2min内的平均反应速率v(HI)= _________?。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数表达式为K=_______________________。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则_________是原来的2倍。
a.平衡常数? b.HI的平衡浓度?
c.达到平衡的时间?d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可氧化生成SO3,其主反应为:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) + Q,若此反应起始的物质的量相同,则下列关系图正确的是_________ (填序号)
?
实际工业生产使用的条件是:常压、____________________________________选择该条件的原因是__________________。
(4)实际生产用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为______________。
参考答案:(1)bc(2分)
(2)0.05mol·L-1·min-1;;b (各1分)
(3)bd;五氧化二钒、500℃;加快反应速度。(共5分)?
(4)a/116×18.4~a/198×18.4 (2分)
本题解析:(1)a.反应III2H2SO4 → 2SO2+O2+2H2O是分解反应,要在高温下进行。b.根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性,故反应I中SO2还原性比HI强,正确。c.水在循环过程中始终消耗,故需补充H2O,正确。d.根据电子守恒,循环过程中产生1molO2转移4mol电子,同时产生2molH2,错误。故选bc。
(2)根据平均反应速率v(HI)="2v(H2)=2*0.1/(2*2" )= 0.05mol·L-1·min-。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数表达式为K=。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,根据反应前后体积不变这个特点可知与原平衡是等效平衡,则HI的平衡浓度是原来的2倍,而平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数也不变,平衡时H2的体积分数相同。
(3)根据反应2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) + Q的特点,正反应体积减小,放热反应,故关系图正确的是bd。实际工业生产还要根据设备的成本,反应速率及催化剂的适宜温度综合考虑故使用的条件是:常压、五氧化二钒、500℃;选择该条件的原因是加快反应速度。
(4)亚硫酸的铵盐正盐和酸式盐两种情况。若a克分别是两种铵盐时,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积设为v,则
(NH4)2SO3? -----H2SO4? 2NH4HSO3----H2SO4
a/116? a/116? a/99? a/198
v=a/116×18.4? v=a/198×18.4,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为a/198×18.4----a/116×18.4。
本题难度:困难
2、选择题 将2mol SO2和1mol O2充入一容积固定的密闭容器中,在一定条件下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列哪些情况能说明该可逆反应已达化学平衡状态的是
[? ]
A.每生成2mol SO2的同时,消耗2mol SO3
B.混合气体的质量不再变化
C.每生成2mol SO3的同时,消耗2mol SO3
D.每生成2mol SO3的同时,消耗1mol O2
参考答案:C
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 某恒温密闭容器发生可逆反应,在时刻反应达到平衡,在时刻缩小容器体积,时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法中正确的是
A.Z和W在该条件下至少有一个是为气态
B.时间段与时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等
C.若在该温度下此反应平衡常数表达式为K=c(X),则时间段与时刻后的X浓度不相等
D.若该反应只在某温度以上自发进行,则该反应的平衡常K随温度升高而增大
参考答案:D
本题解析:A、根据图象可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都是不是气体,故A错误;B、结合图象可知,只有X是气体,所以反应过程中气体的摩尔质量始终不变,故B错误;C、由于化学平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数的表达式K=c(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,故C错误;D、由于该反应在温度为T0以上时才能自发进行,根据△H-T△S<0,得出该反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,故D正确;
本题难度:一般
4、选择题 恒温、恒压下,1molA和nmolB在一个容积可变的容器中发生如下反应:A(g)+2B(g)?2C(g),一段时间后达到平衡,生成
amolC,则下列说法中正确的是( )
A.物质A、B的转化率之比为1:2
B.起始时刻和达平衡后容器中混合气体密度相等
C.当v正(A)=2v逆(C)时,可断定反应达到平衡状态
D.相同条件下,若起始时放入3molA和3nmolB,则达平衡时生成3amolC
参考答案:A.如n=2时,转化率相等,但题中n不确定,二者的转化率不能确定,故A错误;
B.在恒压下,随着反应的进行,气体的物质的量逐渐减小,则容器的体积逐渐减小,起始时刻和达平衡后容器体积不等,则密度不等,故B错误;
C.当2v正(A)=v逆(C)时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C错误;
D.在恒压下,放入3molA和3nmolB,与起始时1molA和nmolB配比数相等,为等效平衡,则达平衡时生成3amolC,故D正确.
故选D.
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 一定温度下,将足量固体A加入恒容真空容器中发生可逆反应:2A(s)?2B(g)+C(g),下列能说明反应已达平衡状态的是( )
A.混合气体的密度保持不变
B.容器内B、C的浓度之比为2:1
C.B的生成速率等于C的消耗速率
D.气体的体积分数保持不变
参考答案:A、根据ρ=mV,容器容积不变,反应物A是固体,只要反应没有达到平衡状态,气体的质量就会不变,当达到了平衡状态后,气体的密度不变,故A正确;
B、无论是否达到平衡状态,B、C的浓度之比始终是2:1,故容器内B、C的浓度之比为2:1无法判断是否达到了平衡状态,故B错误;
C、由于B和C的化学计量数不相等,达到平衡状态时,B的生成速率等于2倍的C的消耗速率,故C错误;
D、体系中气体只有B、C,无论是否达到了平衡状态,体积比始终是2:1,体积分数始终不变,故D错误;
故选A.
本题解析:
本题难度:一般