1、填空题 (10分)在一容积为2 L的密闭容器中加入2 molA和3 molB,保持温度为30℃,在催化剂存在的条件下进行下列反应:A(g)+2B(g)
3C(g),达到平衡后生成1.5 mol C,此时,平衡混合气中C的体积分数为ω;若将温度升高到70℃后,其他条件均不变,当反应重新达到平衡时,C的物质的量为1.2 mol。
请回答下列问题,
(1)该反应的焓变△H?0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)30℃时,平衡混合气中C的体积分数ω=?,A物质的转化率与B物质的转化率之比为?。
(3)30℃时,若在同一容器中加入1.5 mol A、??mol B和1.5 mol C,则平衡混合气中C的体积分数仍为ω,此时平衡体系中A的物质的量浓度为?mol·L-1。
参考答案:(1)?<?(2)? 30%? 3/4? (3)? 2? 0.75
本题解析:(1)升高温度,生成物的物质的量减少,说明平衡向泥反应方向移动,因此正反应是放热反应,即△H小于0。
(2)因为反应前后体积不变,所以平衡混合气中C的体积分数ω=
。生成1.5 mol C,消耗A和B的物质的量分别是0.5mol和1.0mol,所以A和B的转化率之比是
。
(3)根据条件可知,这是一个等效平衡。由于反应前后是体积不变的,所以要使平衡等效,则C的物质的量全部转化为A和B之和,A、B的物质的量之比应等于2︰3,1.5molC可以生成0.5mol和1.0molB,所以
,解得B的物质的量是2mol。因为平衡等效,所以根据(2)可知平衡体系中A的物质的量浓度为
。
本题难度:一般
2、选择题 可逆反应H2(g)+I2(g)
?2HI(g)在密闭容器中反应,达到平衡状态时的标志是(?)?
A.混合气体的密度不再改变
B.混合气体的颜色不再改变
C.混合气体的压强不再改变
D.I2、H2在混合气体中的体积分数相等
参考答案:B
本题解析:A.由于可逆反应H2(g)+I2(g)
?2HI(g)是在体积固定的密闭容器中进行,反应符合质量守恒定律,所以无论反应进行到什么程度,混合气体的密度都不会改变。所以混合气体的密度不再改变不能作为反应是否达到平衡的标志。错误。B.在反应混合物中I2(g)是紫色气体,其它都是无色气体。如果反应未达到平衡,则I2(g)的浓度就要发生变化,混合气体的颜色就要改变。若反应达到平衡,则气体的颜色就不会发生变化。因此混合气体的颜色不再改变能作为判断反应达到平衡的标志。正确。C.由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以无论反应进行到什么程度,混合气体的压强都不会改变。因此不能作为判断反应是否达到平衡的标志。错误。D. 只要加入的I2、H2的物质的量相等,无论反应是否平衡,它们在混合气体中的体积分数都相等。故不可作为判断反应是否达到平衡的标志。错误。
本题难度:一般
3、选择题 一定温度下,l mol X和n mol Y在体积为2L的密闭容器中发生如下反应:X(g)+Y(g)
2Z(g)+M(s),5min后达到平衡,此时生成2a mol Z。下列说法正确的是
A.用X表示此反应的反应速率是(0.1—0.2a)mol·(L·min)-1
B.当混合气体的质量不再发生变化时,说明反应达到平衡状态
C.向平衡后的体系中加入l mol M,平衡向逆反应方向移动
D.向上述平衡体系中再充入l mol X,v(正)增大,v(逆)减小,平衡正向移动
参考答案:B
本题解析:化学反应速率的计算,从Z单位时间的物质的量浓度变化求出v(Z)="(2a" mol/2L)/5min ="0.2amol/(L.min)" ,再根据化学反应速率之比=化学计量数之比,即v(Z)="2v(X)" ,v(X)=1/2v(Z)=0.1amol/(L.min),故A错;
因反应前后气体的总质量不相等(质量守恒定律),即m(X)+m(Y)>m(Z),若正反应速率大于逆反应速率,气体的质量是持续减少的,若正反应速率小于逆反应速率,气体的质量是持续增大的,故混合气体质量不变之时,就是化学反应达到平衡状态之时,B正确;
向平衡后的体系中加入1mol固态M,对气态体系的平衡的影响看作不变,故C错;
向上述平衡体系中再充入1mol气态X,导致整个体系的压强增大,v(正)与v(逆)同样增大,只是v(正)瞬间增大的倍数比v(逆)的要大得多,故平衡向正反应方向移动。D错
本题难度:一般
4、选择题 在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明可逆反应:
A(s)+3B(g)
C(g)+2D(g)已达到平衡状态的标志是
①混合气体的压强;②混合气体的密度;③B的物质的量浓度;④气体总物质的量;
⑤混合气体的平均相对分子质量;⑥V正(C)=3V逆(B)反应速率的比值
A. ②③⑤? B. ①②③? C. ②③④⑥? D. ①③④⑤
参考答案:A
本题解析:可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(但不等于0),各种物质的浓度和含量不再发生变化,所以③可以。根据反应式可知,反应前后气体的体积是不变的,所以压强和物质的量始终是不变的①④不能。混合气的密度就是混合气的质量和容器容积的比值,容积不变,但气体的质量是变化的,所以当密度不再发生变化时,可以说明。混合气的相对分子质量就是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,物质的量不变,但质量是变化的,所以⑤可以说明。⑥反应速率的方向是相同的,所以不能说明。答案选A。
本题难度:一般
5、计算题 恒压(1.01×105 Pa)下,将2.0 mol SO2与a mol O2的混合气体通入一个容积可变的密闭容器中,发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);ΔH<0
(1)T1℃下反应达平衡时,测得容器内n(SO3)="1.3" mol,n(O2)="3.0" mol,则a=__________;平衡时SO2的转化率为________________________。
(2)T2℃下反应达平衡时,混合气体的物质的量共为4.8 mol。T1与T2的关系是________(选填序号)。
①T1>T2?②T1<T2?③T1=T2
参考答案:
(1)3.65? 65%(2)①
本题解析:
题目信息是“恒压,容积可变的密闭容器”。方程式信息是“气体体积缩小的反应,放热反应(ΔH<0)”。
(1)设转化的SO2物质的量为x。
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
2.0? a? 0
x?
?x
2.0-x? a-
? x
因n(SO3)="1.3" mol,则得x="1.3" mol,SO2转化率为
×100%=65%。
n(O2)="3.0" mol,则a-
=3.0,可得a=3.65。
(2)T1℃时达到平衡时混合气体总物质的量为0.7 mol+3.0 mol+1.3 mol="5.0" mol,而T2℃时为4.8 mol,可知平衡向正反应方向移动,因此T1>T2,选①。
本题难度:一般