化学平衡与化工流程(描述类题)

化学平衡与化工流程 描述 化学平衡与化工流程 描述 一 选择题 共一 选择题 共 5 小题 小题 1 已知 可逆反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 现有甲 乙两个容积相同且 不变的真空密闭容器 向甲容器中加入 1mol N2 g 和 3mol H2 g 在一定条件下发生 反应 达到平衡时放出热量为 Q1kJ 在相同条件下 向乙容器中加入 2mol NH3 g 并发 生反应 达到平衡时吸收热量为 Q2kJ 若 Q1 3Q2 下列叙述中正确的是 A 达平衡时甲中 N2的转化率为 75 B 达平衡时甲 乙中 NH3的体积分数乙 甲 C 达到平衡后 再向乙中加入 0 25mol N2 g 0 75mol H2 g 和 1 5mol NH3 g 平 衡向生成 N2的方向移动 D 乙中反应的热化学方程式为 2NH3 g N2 g 3H2 g H Q2kJ mol 2 加热 N2O5依次发生的分解反应为 N2O5 g N2O3 g O2 g N2O3 g N2O g O2 g 在容积为 2L 的密闭容器中充入 8mol N2O5 加热到 t 达到平衡状态后 O2为 9mol N2O3为 3 4mol 则 t 时反应 的平衡常数为 A 10 7 B 8 5C 9 6D 10 2 3 Bodensteins 研究了下列反应 2HI g H2 g I2 g H 11kJ mol 1 在 716K 时 气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x HI 与反应时间 t 的关系如表 t min020406080120 x HI 10 910 850 8150 7950 784 x HI 00 600 730 7730 7800 784 由实验数据计算得到 v正 x HI 和 v逆 x H2 的关系可用如图表示 当改变条件 再次达到平衡时 下列有关叙述不正确的是 A 若升高温度到某一温度 再次达到平衡时 相应点可能分别是 A E B 若再次充入 a mol HI 则达到平衡时 相应点的横坐标值不变 纵坐标值增大 C 若改变的条件是增大压强 再次达到平衡时 相应点与改变条件前相同 D 若改变的条件是使用催化剂 再次达到平衡时 相应点与改变条件前不同 4 一定条件下存在反应 C s H2O g CO g H2 g H 0 向甲 乙 丙 三个恒容容器中加入一定量 C 和 H2O 各容器中温度 反应物的起始量如下表 反应过程 中 CO 的物质的量浓度随时间变化如图 容器甲乙丙 容积0 5L0 5LV 温度T1 T2 T1 起始量2molC 1molH2O 1molCO 1molH2 4molC 2molH2O 下列说法正确的是 A 甲容器中 反应在前 15 min 的平均速率 v H2 0 1 mol L 1 min 1 B 丙容器的体积 V 0 5 L C 当温度为 T1 时 反应的平衡常数 K 2 25 D 乙容器中 若平衡时 n H2O 0 4 mol 则 T1 T2 5 下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图象 其中图象 和实验结论表达均正确的是 A 是其他条件一定时 反应速率随温度变化的图象 正反应 H 0 B 是在平衡体系的溶液中溶入少量 KCl 晶体后化学反应速率随时间变化的图象 C 是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图象 a 是使用催化剂时的曲线 D 是一定条件下 向含有一定量 A 的容器中逐渐加入 B 时的图象 压强 p1 p2 二 填空题 共二 填空题 共 1 小题 小题 6 2011 广州模拟 为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物 CCl4 以减少其对臭氧层的破 坏 化学家研究在催化剂作用下 通过下列反应 CCl4 H2 CHCl3 HCl 使 CCl4转化为重 要的化工原料氯仿 CHCl3 此反应伴随有副反应 会生成 CH2Cl2 CH3Cl 和 CH4 等 已知 CCl4的沸点为 77 CHCl3的沸点为 61 2 1 在密闭容器中 该反应达到平衡状态后 测得如下数据 假设不考虑副反应 实验序 号 温度 初始 CCl4浓度 mol L 初始 H2浓 度 mol L CCl4的平衡转化率 11100 81 2A 21101150 310011B 此反应的化学平衡常数表达式为 在 110 时平衡常数为 实验 1 中 CCl4的转化率 A 50 填 大于 小于 或 等于 实验 2 中 10h 后达到平衡 H2的平均反应速率为 实验 3 中 B 的值 选填序号 A 等于 50 B 大于 50 C 小于 50 D 从本题资料无法判断 2 120 时 在相同条件的密闭容器中 分别进行 H2的初始浓度为 2mol L 和 4mol L 的 实验 测得反应消耗 CCl4的百分率 x 和生成物中 CHCl3的百分含量 y 随时间 t 的变化关系如图 图中实线是消耗 CCl4的百分率变化曲线 虚线是产物中 CHCl3的 百分含量变化曲线 在图中的四条线中 表示 H2起始浓度为 2mol L 的实验消耗 CCl4的百分率变化曲线是 选填序号 根据如图曲线 氢气的起始浓度为 mol L 时 有利于提高 CCl4的平衡转化率和产 物中 CHCl3的百分含量 你判断的依据是 三 解答题 共三 解答题 共 2 小题 小题 7 甲醇既是重要的化工原料 又可作为燃料 利用合成气 主要成分为 CO CO2和 H2 在催化剂的作用下合成甲醇 发生的主要反应如下 CO g 2H2 g CH3OH g H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 g H2 g CO g H2O g H3 回答下列问题 化学键 H HC O C O H OC H E kJ mol 1 4363431076465413 1 已知反应 中的相关的化学键键能数据如下 由此计算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 则 H3 kJ mol 1 2 反应 的化学平衡常数 K 的表达式为 图 1 中能正确反映平衡常数 K 随温度变 化关系的曲线为 填曲线标记字母 其判断理由是 3 合成气的组成 n H2 n CO CO2 2 60 时体系中的 CO 平衡转化率 a 与温度 和压强的关系如图 2 所示 a CO 值随温度升高而 填 增大 或 减小 其原因是 图 2 中的压强由大到小为 其判断理由是 8 氰化钠 NaCN 是一种重要化工原料 用于化学合成 电镀 冶金等方面 NaCN 有 剧毒 含氰废水需经无害化处理才能排放 某电镀厂含氰废水的一种工业处理流程如下 已知 HCNO 的结构式是 H O C N HCN 的 Ka 6 02 10 10 Ag CN 2 aq Ag aq 2CN aq K 1 3 10 21 回答下列问题 1 CN 中两原子均为 8 电子稳定结构 请写出 CN 的电子式 2 氰化钠遇水会产生剧毒氢氰酸 请写出相应的离子方程式 3 向发生塔中通水蒸汽的目的是 4 氧化池中氰化物的降解分两步进行 CN 被氯气氧化成低毒的 CNO 写出相应的离子方程式 CNO 被氯气氧化成无毒的两种气体 写出相应的离子方程式 5 贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化的原因 6 电镀厂电镀银时需要降低镀层金属的沉积速度 使镀层更加致密 电解液使用 Na Ag CN 2 请写出阴极反应式 解释工业电镀中使用氰离子 CN 的原因 化学平衡与化工流程 描述 化学平衡与化工流程 描述 参考答案与试题解析参考答案与试题解析 一 选择题 共一 选择题 共 5 小题 小题 1 解 A 由于 1molN2和 3molH2完全反应可以生成 2molNH3 所以甲乙两个体系的平衡 状态是一样的 即三种气体的浓度完全相同 对于同一可逆反应 相同条件下 正反应的 反应热与逆反应的反应热 数值相等 符号相反 N2和 H2完全反应时放热 Q 则 NH3完 全分解时吸热也是 Q 假设甲容器中的参加反应的氮气的物质的量为 xmol 所以 对于甲容器 N2 g 3H2 g 2NH3 g H QkJ mol 起始 mol 1 3 0 变化 mol x 3x 2x 平衡 mol 1 x 3 3x 2x 所以 Q1 xQkJ 乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为 N2 1 x mol H2 3 3x mol NH32xmol 所以分解的 NH3的物质的量为 2 2x mol 对于乙容器 2NH3 g N2 g 3H2 g H QkJ mol 故吸收的热量 Q2 QkJ 1 x QkJ 所以 3 1 x Q xQ 解得 x 0 75 所以 N2的转化率为 100 75 故 A 正确 B 甲乙容器中达到的平衡是相同平衡 所以氨气的体积分数相同 故 B 错误 C 依据 A 分析计算得到平衡物质的量 N2为 0 25mol H2为 0 75mol NH3为 1 5mol 再 向乙中加入 0 25mol N2 g 0 75mol H2 g 和 1 5mol NH3 g 相当于增大压强 平衡 正向进行 故 C 错误 D 反应是可逆反应 乙中反应的热化学方程式为 2NH3 g N2 g 3H2 g H Q2kJ mol 故 D 错误 故选 A 2 解 设分解的 N2O3物质的量为 x 反应过程中共生成 N2O3 x 3 4 mol 在 反应中 N2O5分解了 x 3 4 mol 同时生成 O2 x 3 4 mol 在 反应中生成氧气 xmol 则 x 3 4 x 9 求得 x 2 8 所以平衡后 N2O5 N2O3 O2浓度依次为 c N2O5 8 2 8 3 4 2 0 9molL 1 c N2O3 3 4 2 1 7molL 1 c O2 9 2 4 5molL 1 反应 的平衡常数 K 8 5 故选 B 3 解 A 对于 2HI g H2 g I2 g 反应建立平衡时 升高温度 正 逆反应速 率均加快 因此排除 C 点 正反应为吸热反应 升高温度 平衡向吸热反应方向移动 因 此平衡正向移动 再次平衡时 HI 的物质的量分数减小 因此排除 B 点 故选 A 点 对于 H2 g I2 g 2HI g 反应建立平衡时 升高温度 正 逆反应速率均加快 升高温度 平衡向吸热反应方向移动 因此平衡逆向 移动 再次平衡时 H2的物质的量分数增大 故选 E 点 因此反应重新达到平衡 v正 x HI 对应的点为 A v逆 x H2 对应的点为 E 故 A 正确 B 反应前后气体体积不变 恒容容器中若再次充入 a mol HI 相当于增大压强 平衡不变 则达到平衡时 相应点的横坐标值不变 纵坐标值增大 故 B 正确 C 若改变的条件是增大压强 再次达到平衡时 平衡不变 但反应时间缩短 纵轴数值 改变 相应点与改变条件前不相同 故 C 错误 D 若改变的条件是使用催化剂 再次达到平衡时 催化剂改变反应速率 不改变化学平 衡 相应时间点与改变条件前不同 故 D 正确 故选 C 4 解 A 由图可知 15min 内甲容器中 CO 的浓度变化量为 1 5mol L v CO 0 1mol L 1 min 1 速率之比等于化学计量数之比 所以 v H2 0 1mol L 1 min 1 故 A 正确 B 丙容器中起始量为甲的二倍 若容积 0 5 L 由于正反应为气体体积增大的反应 加压 平衡左移 c CO 3mol L 故 C 容器的体积 V 0 5 L 故 B 正确 C 根据甲容器中反应数据计算 C s H2O g CO g H2 g 起始浓度 2 0 0 转化浓度 1 5 1 5 1 5 平衡浓度 0 5 1 5 1 5 T1 时 反应的平衡常数 K 4 5 故 C 错误 D 比较甲与乙可知 二者达平衡是等效的 经计算知甲容器中平衡时 n H2O 0 25 mol 乙容器中 若平衡时 n H2O 0 4 mol 乙相对于甲平衡向逆反应移动 因为正反 应吸热 乙中温度低 即温度 T1 T2 故 D 错误 故选 AB 5 解 A 根据图象知 升高温度 平衡向正反应方向移动 则正反应的 H 0 故 A 错误 B 该反应实质为 Fe3 3SCN Fe SCN 3 钾离子和氯离子不参加反应 则 KCl 浓度增 大不影响化学平衡移动 故 B 错误 C 使用催化剂 反应速率加快 缩短反应时间 所以先达到平衡状态 故 C 正确 D 该反应前后气体的物质的量不变 改变压强不影响平衡状态 即不影响 A 的转化率 由于不断加入 B A 的转化率增大 故 D 错误 故选 C 二 填空题 共二 填空题 共 1 小题 小题 6 解 1 因 CCl4的沸点为 77 CHCl3的沸点为 61 2 所以在 110 或 100 反 应时各物质均为气态 其平衡常数 K 110 时 实验 2 中 10h 后达到平衡 CCl4的转化率为 50 CCl4 g H2 g CHCl3 g HCl g 起始 mol L 1 1 0 0 变化 mol L 0 5 0 5 0 5 0 5 平衡 mol L 0 5 0 5 0 5 0 5 则平衡常数 k 1 故答案为 1 实验 1 中 设平衡时四氯化碳的浓度变化量为 amol L 则 CCl4 g H2 g CHCl3 g HCl g 起始 mol L 0 8 1 2 0 0 反应 mol L a a a a 平衡 mol L 0 8 a 1 2 a a a 则 1 解得 a 0 48 则 CCl4的转化率为 100 60 50 故答案为 大于 由 中计算可知 平衡时氢气的浓度变化量为 0 5mol L 则 v H2 0 05mol L h 故答案为 0 05mol L h 对于实验 3 因温度不同 又不知该反应的热效应 所以无法判断转化率的大小 故答 案为 D 2 由图象可知 氢气浓度越大反应越快 消耗 CCl4的百分率变化就越快 相反就比 较慢 所以 H2起始浓度为 2mol L 时 消耗 CCl4的百分率变化曲线是 c 故答案为 c 由图象可知 a b 表示氢气的浓度为 4mol L 的曲线 CCl4的平衡转化率和产物中 CHCl3的百分含量均得到提高 故答案为 4 从图中可见 4mol L 的 a b 曲线比 2mol L 的 c d 曲线 CCl4转化率和产物 中 CHCl3的百分率的数值均高 三 解答题 共三 解答题 共 2 小题 小题 7 解 1 反应热 反应物总键能 生成物总键能 故 H1 1076kJ mol 1 2 436kJ mol 1 3 413 343 465 kJ mol 1 99kJ mol 1 根据盖斯定律 反应 反应 反应 故 H3 H2 H1 58kJ mol 1 99kJ mol 1 41kJ mol 1 故答案为 99 41 2 反应 CO g 2H2 g CH3OH g 的平衡常数表达式 K 反应 正反应为放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 平衡常数减小 曲线 a 正 确反映平衡常数 K 随温度变化关系 故答案为 a 反应 正反应为放热反应 平衡常数随温度升高而减 小 3 由图可知 压强一定时 随温度的升高 CO 的转化率减小 反应 正反应为放热反 应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 平衡体系中 CO 的量增大 反应 为吸热反应 升高温度 平衡向正反应方向移动 又使平衡体系中 CO 的增大 总结果 随温度升高 CO 的转化率减小 相同温度下 反应 前后气体分子数不变 压强改变不影响其平衡移动 反应 正反应 为气体分子数减小的反应 增大压强 有利于平衡向正反应方向移动 CO 的转化率增大 故增大压强有利于 CO 的转化率升高 故压强 P1 P2 P3 故答案为 减小 反应 正反应为放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动