化学平衡难题

4、化学平衡难题1（2014全国卷28） 化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：(1)已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)反应AX3(g)X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。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。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)_。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_。用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，表示AX3的平衡转化率，则的表达式为_；实验a和c的平衡转化率：a为_，c为_。2（2014天津卷10） 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1。一种工业合成氨的简式流程图如下：(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_。(2)步骤中制氢气的原理如下：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H206.4 kJmol1CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H41.2 kJmol1对于反应，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是_。a升高温度b增大水蒸气浓度c加入催化剂d降低压强利用反应，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为_。(3)图(a)表示500 、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：_。(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。(a)(b)(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)_。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_。3（2014浙江卷27） 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)H1218.4 kJmol1(反应) CaSO4(s)4CO(g)CaS(s) 4CO2(g)H2175.6 kJmol1(反应)请回答下列问题：(1)反应能够自发进行的反应条件是_。(2)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的浓度c(B)，则反应的Kp_(用表达式表示)。(3)假设某温度下，反应的速率(v1 )大于反应的速率(v2 )，则下列反应过程能量变化示意图正确的是_。(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应和是否同时发生，理由是_。 AB CD(5)图(a)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(6)恒温恒容条件下，假设反应和同时发生，且v1v2，请在图(b)画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。(a)(b)4（2014北京卷26） (14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。(1)中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是_。(2)中，2NO(g)O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。比较p1、p2的大小关系：_。随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是_。(3)中，降低温度，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。已知：2NO2(g) N2O4(g)H1 2NO2(g)N2O4(l)H2下列能量变化示意图中，正确的是(选填字母)_。AB CN2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_。(4)中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充A。A是_，说明理由：_。5.（2013全国新课标卷28）（14分）在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应： A(g)B(g)C(g) H=+85.1kJmol1反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间t/h0124816202530总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为 。(2)由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率(A)的表达式为 。平衡时A的转化率为 ，列式并计算反应的平衡常数K 。(3)由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n总= mol，n（A）= mol。下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算a= 。反应时间t/h04816c（A）/（molL-1）0.10a0.0260.0065分析该反应中反应反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（t）的规律，得出的结论是 ，由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c（A）为 molL-1。6.（2013全国新课标卷128）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应：CO(g）+ 2H2(g)CH3OH(g)H1=-90.1 kJmol-1 CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2=-49.0 kJmol-1 水煤气变换反应：CO(g) + H2O (g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJmol-1 二甲醚合成反应： 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H4=-24.5 kJmol-1 Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 （以化学方程式表示） 。分析二甲醚合成反应对于CO转化率的影响 。 由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为 。有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0MPa的条件下由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_。 二甲醚直接燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池（5.93kWhkg-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_。 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=_（列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kWh=3.6105J ） 7.（2013天津卷10）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5um的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：（1）对PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子K+Na+NH4+SO42-NO3-Cl-浓度/mol.L410-6610-6210-5410-5310-5210-5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为_，试样的PH值_。（2）为减少SO2的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= 241.8kJ/mol C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H= 110.5kJ/mol写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式_；洗涤含SO2的烟气，以下物质可作洗涤剂的是_。a.Ca(OH)2 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.NaHSO3(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化为：已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g) 2NO(g) H0若1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2,1300时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为810-4mol。计算该温度下的平衡常数K= _。汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是_。汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g)已知该反应的H0，简述该设想能否实现的依据：_。目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为_。8.（2013山东卷29）（15分）化学反应原理在科研和生产中有广泛应用（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2（s）+2I2（g） TaI4（g）+S2（g）H0 （I）反应（I）的平衡常数表达式K 。若K1，向某恒容密闭容器中加入1mol I2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡转化率为 。（2）如图所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1 T2（填“”“”或“”）。上述反应体系中循环使用的物质是 。（3）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为 ，滴定反应的离子方程式为 。 （4）25时，H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka110-2mol/L，则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= mol/L。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将 （填“增大”“减小”或“不变”）。9.（2013广东卷31）大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究. （1）O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成：I-（aq）+ O3（g）= IO-(aq)+O2（g） H1IO-（aq）+H+(aq) HOI(aq) H2HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l) H3总反应的化学方程式为 ，其反应H= 。（2）在溶液中存在化学平衡：I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，其平衡常数表达式为_。（3） 为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响（反应体系如图13），某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH，结果见图14和下表。第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_。图13中的A为_，由Fe3+生成A的过程能显著提高-的转化率，原因是_。第2组实验进行18s后，I3-浓度下降。导致下降的直接原因有（双选）_。A.c(H+)减小 B.c(I-)减小 C. I2(g)不断生成 D. c(Fe3+)增加（4）据图14，计算3-18s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。10.（2013福建卷23）（16分）利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气，既廉价又环保。（1）工业上可用组成为K2OM2O32RO2nH2O的无机材料纯化制取的氢气已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质量数之和为27，则R的原子结构示意图为_常温下，不能与M单质发生反应的是_（填序号）a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH e.Na2CO3固体（2）利用H2S废气制取氢气来的方法有多种高温热分解法已知：H2S(g)=H2+1/2S2(g)在恒温密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c molL-1测定H2S的转化率，结果见右图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985时H2S按上述反应分解的平衡常数K=_；说明温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_电化学法该法制氢过程的示意图如右。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是_；反应池中发生反应的化学方程式为_。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_。11. （2012山东理综化学卷29） (16分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应: (CH3)2NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (I)(1)反应(I)中氧化剂是 。 (2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g) ()当温度升高时，气体颜色变深，则反应()为 (填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下，反应(II)的焓变为H。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 。0ta气体密度0tbH/KJmol10tdN2O4转化率0tcv(正)NO2N2O4 若在相同沮度下,上述反应改在体积为IL的恒容密闭容器中进行，平衡常数 (填“增大”“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则03s的平均反应速率v(N2O4)= molL1s1。12.（2012天津理综化学卷10）（14分）金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：WO3 (s) + 3H2 (g) W (s) + 3H2O (g) 请回答下列问题： 上述反应的化学平衡常数表达式为_。 某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，则H2的平衡转化率为_；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为反应（填“吸热”或“放热”）。 上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：温度25 550 600 700主要成份WO3 W2O5 WO2 W第一阶段反应的化学方程式为_；580时，固体物质的主要成分为_；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为_。 已知：温度过高时，WO2 (s)转变为WO2 (g)；WO2 (s) + 2H2 (g) W (s) + 2H2O (g)；H +66.0 kJmol1 WO2 (g) + 2H2 W (s) + 2H2O (g)；H 137.9 kJmol1 则WO2 (s) WO2 (g) 的H _。 钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I2 (g) WI4 (g)。下列说法正确的有_。a灯管内的I2可循环使用bWI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上cWI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长 d温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢13.（2012北京理综化学卷26）(12分)用生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A: (1) 已知:反应A中， 4mol HCI被氧化，放出115.6kJ的热量。(2) 的电子式是_.反应A的热化学方程式是_。断开1 mol HO 键与断开 1 mol HCl 键所需能量相差约为_KJ，中HO 键比HCl中HCl键（填“强”或“若”）_。（2）对于反应A，下图是4种投料比n（HCl）：，分别为1：1、2：1、4：1、6：1、下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。曲线b