3、化学平衡难题答案

4、化学平衡难题答案1(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJ/mol(2)1.7104 molL1min1解：开始时n00.4 mol，总压强为160 kPa，平衡时总压强为120 kPa，则n为，n0.40 mol0.30 mol，AX3(g)X2(g) AX5(g)起始时n0/mol：0.200.200平衡时n/mol：0.20x0.20xx(0.20x)(0.20x)x0.30x0.10v(AX5)1.7104 molL1min1bca加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)2(1)50%40%解析 (1)书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态，AX5呈固态。(2)由图像知，达到平衡所需时间：acb，所以反应速率v(AX5)由大到小的顺序为bca；与实验a相比，实验b先达到平衡，化学反应速率快，但平衡点没有变化，说明实验b加入了催化剂；反应为放热反应，与实验a相比，实验c平衡向逆反应方向移动，且反应速率加快，说明实验c改变的条件是升高温度。 AX3(g)X2(g)AX5(g) 起始量(mol) 0.2 0.2 0变化量(mol) x x x平衡量(mol) 0.2x 0.2x x则有，解得x，则AX3的转化率为2(1)；分别将实验a、c的p、p0的数据代入上式，得aa、ac分别为50%、40%。2(1)2NH4HSO22NH3H2O2S(2)a90%(3)14.5%(4)(5)对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用解析 (1)由题意可知为空气中的O2将负二价硫氧化为硫单质，根据电子守恒将方程式配平即可。(2)反应为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2的百分含量，c错；增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大以及平衡右移，但产物H2的百分含量却减小，b错；升高温度反应速率增大，且平衡正向移动，H2的百分含量增大，a对。CO与H2的混合气体与水蒸气的反应中，反应体系中的气体的物质的量不变，而1 molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18 mol混合气，说明有0.18 mol 水蒸气参加反应，则根据方程式可知参加反应的CO也为0.18 mol，则其转化率为100%90%。(3)由图中看出当N2与H2物质的量比为13时，NH3的平衡体积分数最大，为42%。设平衡时转化的N2的物质的量为x mol，由三段式：N23H22NH3 起始(mol): 1 3 0转化(mol): x 3x 2x平衡(mol): 1x 3 3x 2x100%42%，则x0.59则平衡时N2的体积分数为100%14.5%。(4)作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行(反应未达平衡)，达到一定程度后反应达到平衡而此时温度继续升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量减小。(5)热交换器可以使需要加热的物质得到加热，还可以使需要冷却的物质得到冷却，能充分利用能量。合成氨反应为气体物质的量减小的反应，加压利于反应正向进行；此外，循环利用可反复利用原料，提高原料利用率。3. (1)高温(2(3)C(4)如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生(5)A、B、C(6)解析 (1)反应是一个熵增焓增的反应，由GH TS知，只有在高温下反应的G才有可能小于0，反应才具有自发性。(3)由于反应是吸热反应，故反应生成物所具有的能量高于反应物，A、D项排除；反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，说明反应的活化分子百分数比较大、活化能低于反应，反应的中间产物所具有的能量低，B排除。(4)因反应中没有SO2生成，故若监测过程中，SO2、CO2浓度比保持不变，说明只发生反应，若发生变化，则说明反应、同时进行。(5)加入的石灰石分解可生成CO2，这有利于两个反应的平衡向左进行，从而可减少SO2的生成，A项可行；由图像知，初始的CO浓度越大、温度低些时，CaS的含量越高，依硫守恒知，此条件下生成的SO2较少，B、C项可行，D项不可行。(6)因反应的速率大于反应的速率，故开始时体系内c(SO2)是快速增大的，随着第个反应中生成的CO2的增加，SO2的百分含量又会降低，当达到平衡时其百分含量会保持不变，由此可绘制出相应的图像。4(1)4NH35O24NO6H2O(2)p1p2减小(3)A2N2O4O22H2O=4HNO3(4)NH3根据反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多解析 (1)氨的催化氧化的反应方程式为4NH35O24NO6H2O。(2)由2NO(g)O2(g) 2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应，温度相同，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，根据图示和坐标含义，判断p1p2；再看同一压强线，温度升高，NO的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小。(3)降低温度，NO2(g)转变为N2O4(l)，则H20，反应物能量高于生成物能量，C错误； N2O4(g)转变为N2O4(l)需要放出热量，所以NO2(g)转变为N2O4(g)比NO2(g)转变为N2O4(l)放出的热量少，B错误，所以正确的图示为A；N2O4、O2和H2O反应生成硝酸的反应方程式为2N2O4 O22H2O=4HNO3。(4)根据工作原理装置图，可以确定阳极为NO失去电子转变为NO，阴极NO转变为NH，根据电极反应书写电极反应式为：阳极：NO3e2H2O=NO4H阴极：NO5e 6H=NH H2O然后根据得失电子守恒，硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多，所以需要向溶液中加入的物质为NH3(即8NO7H2O3NH4NO32HNO3)。5.解析：考察化学平衡知识，涉及平衡移动，转化率、平衡常数、平衡计算、反应速率、表格数据分析。（1）根据反应是放热的、气体分子数增大的特征可知，要使A的转化率增大，平衡要正向移动，可以采用升高温度、降低压强的方法。（2）反应前气体总物质的量为0.10mol，令A的转化率为(A)，改变量为0.10(A) mol，根据差量法可得，气体增加0.10(A)mol，由阿伏加德罗定律列出关系： (A)=( 1)100%；(A)=（1）100%94.1% 平衡浓度c(C)=C(B)=0.194.1%=0.0941mol/LC(A)=0.1-0.0941=0.0059mol/L K1.5（3） n=0.1 ；其中，n（A）=0.1（0.10.1）=0.1（2） n(A)=0.1（2）=0.051 C(A)=0.051/1=0.051mol/L 每间隔4小时，A的浓度为原来的一半 当反应12小时时，c(A)=0.026/2=0.013mol/L答案：（1）升高温度、降低压强（2）( 1)100%；94.1%；K=1.5mol/L（3）0.1；0.1（2）； 0.051；达到平衡前每间隔4小时，c(A)减少约为一半；0.0136.答案：（1）Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4；NaAlO2+CO2+2H2ONaHCO3+Al(OH)3； 2Al(OH)3Al2O33H2O(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应平衡向右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应消耗部分CO。（3）2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-204.7kJ/mol；该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。 （4）反应放热，温度升高，平衡左移（5）CH3OCH312e3H2O2CO212H；12。（1）工业上从铝土矿中提纯高纯度氧化铝的流程是：用氢氧化钠溶液溶解铝土矿，然后过滤，在滤液中通入过量的CO2，得到氢氧化铝，然后高温煅烧氢氧化铝，即可得到高纯度的氧化铝。（2）合成二甲醚消耗甲醇，对于CO参与的反应相当于减小生成物的浓度，有利于平衡向右移动，使CO的转化率提高。（3）根据盖斯定律可知，将2即得到反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，所以该反应的放热H90.1 kJ/mol224.5 kJ/mol204.7kJ/mol。（4）该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。（5）原电池中负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH312e3H2O2CO212H；二甲醚中碳原子的化合价是2价，反应后变为4价，失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度电池输出电能/燃料质量，所以该电池的能量密度7. 【解析】该题综合考查化学反应原理的基础知识。涉及离子的水解、pH的计算、盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算、自由能的应用等。（1）观察表格中离子可知，含有NH4，水解溶液显酸性，即pM2.5的酸碱性应该是酸性。试样的pH值根据表中数据依据溶液中的电荷守恒可计算出氢离子浓度是104mol/L，则pH4。（2）根据盖斯定律可知，即得到C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)，所以该反应的反应热H110.5kJ/mol241.8kJ/mol131.3kJ/mol。烟气中含有SO2，而SO2是酸性氧化物，所以可以选择碱性物质氢氧化钙和碳酸钠，即答案选ab。（3） N2(g)+O2(g) 2NO(g)起始量（mol） 0.8 0.2 0转化量（mol） 410-4 410-4 810-4平衡量（mol） 0.8 0.2 810-4由于反应前后体积不变，所以该反应的平衡常数K。正方应是吸热反应，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，所以单位时间内NO的排放量增大。该反应是焓值增加，熵值减小的反应，所以根据GHTS可知。G始终大于0，因此在任何温度下都不能实现。CO和NO在催化剂的作用下反应生成CO2和氮气，反应的化学方程式是2CO2NO2CO2N2。答案：（1）酸性；4 （2）C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H131.3kJ/mol a、b（3）4106；温度升高，反应速率加快，平衡右移该反应是焓增，熵减的反应，任何温度下均不能自发进行2CO2NO2CO2N28.解析：（1）或，通过三行式法列出平衡浓度，带入K值可以得出转化率为66.7%。（2）由所给方程式可知该反应为吸热反应，低温有利于反应向逆反应方向进行，即有利于提纯TaS2。在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，所以T1T2。I2是可以循环使用的物质。(3)因为I2遇到淀粉会变蓝色,所以可以用淀粉溶液作指示剂。离子反应方程式是H2SO3I2+H2O4H+SO42-2I-。(4)Ka,HSO3-H2OH2SO3OH-,Kb1.01021.010-141.010-12,当加入少量I2时，溶液酸性增强，H+增大，但是温度不变，Kb不变，则增大。答案：（1）；66.7%（2）；I2（3）淀粉；H2SO3I2+H2O4H+SO42-2I-（4）1.010-12；增大9.解析：（1）将已知3个化学方程式连加可得O3+2+2H+2+ O2+ H2O，由盖斯定律得HH1+H2+H3。（2）依据平衡常数的定义可得，K。（3）由表格可以看出第一组溶液的pH由反应前的5.2变为反应后的11.0，其原因是反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大。由于是持续通入O3=，O3可以将Fe2+氧化为Fe3+：O3+2Fe2+2H+2Fe3+ O2+ H2O，Fe3+氧化：2Fe3+22+2Fe2+，即A是亚铁离子。消耗量增大，转化率增大，与2反应的量减少，3浓度减小。（4）由图给数据可知c（3）=（11.8103 mol/L-3.5103 mol/L）=8.3103 mol/L，由速率公式得：v（3）=c（3）/t= 8.3103 mol/L/(183)=5.5104 mol/Ls。答案：（1） O3+2+2H+=2+ O2+ H2O，H=H1+H2+H3。（2） （3）反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大；Fe3+，BD（4）（计算过程略）5.5104 mol/Ls命题意图：化学反应原理与元素化合物10.【答案】（1） b、e（2） 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的进间缩短（或其它合理答案）增大反应物接触面积，使反应更反分H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl 2Fe2 + 2H 2Fe3 + H2【解析】本题考查元素推断、原子结构、化学平衡的影响因素及计算、电化学等化学反应原理的知识，同时考查学生的图表分析能力。(1) R为+4价，位于第3周期，应为Si元素，同理M为Al元素。常温下铝与Fe2O3不反应，与Na2CO3也不反应；（2）K=。温度越高，反应速率越快，反应物的转化率越高，与平衡转化率差距越小，所以离得近。FeCl3具有强氧化性，能够氧化H2S：2FeCl3H2S2FeCl2S2HCl。该逆流原理与浓硫酸中SO3的吸收相类似，气体从下端通入，液体从上端喷，可以增大气液接触面积，反应充分。从图可知电解过程中从左池通入的Fe2+生成Fe3+（阳极反应），循环使用；而另一电极产生的则为H2（阴极反应）。故电解总的离子方程式为：2Fe2+2H2Fe3+H2。11.【解析】（1）反应（）中N2O4中N由4价变为0价，作为氧化剂。（2）温度升高时，气体颜色加深，说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。（3）该反应由正方向开始进行，气体分子数逐渐增大，而压强保持不变，则容器体积增大，气体密度减小，达平衡时保持不变，a对；该反应的H始终保持不变，不能说明达到平衡状态，b错；该反应由正方向开始进行，N2O4逐渐减小，恒压过程中容器体积增大，N2O4浓度减小，v正逐渐减小，达平衡时保持不变，c错；该反应由正方向开始进行，N2O4转化率逐渐增大，达平衡时保持不变，d对。平衡常数只与温度有关，温度保持不变，平衡常数不变。v(N2O4)=v(NO2)=0.1mol/（Ls）。（4）NH4NO3溶液由于NH4水解溶液显酸性，滴加氨水后溶液由酸性变为中性，水的电离平衡向逆反应方向移动。Kb，而c(OH)107mol/L，则c(NH4)200c(NH3H2O)，故n(NH4)200n(NH3H2O)，根据电荷守恒，n(NH4)n(NO3)，则溶液中n(NH4)n(NH3H2O)a，根据物料守恒，滴加氨水的浓度为（aa）molbL mol/L。答案：(1)N2O4 (2)吸热 (3) a，d；不变；0.1 (4) NH4+H2ONH3H2O+H；逆向 12.该题考查化学平衡常数表达式、化学平衡的移动原理、反应热的计算、转化率计算。(1) 根据反应方程，注意的是WO3和W都是固体，不写入平衡常数表达式。所以(2) 达平衡时H2与水蒸气的体积比2:3，消耗的H2体积为3，所以H2的平衡转化率为3/(2+3)=60%。温度升高，H2与水蒸气的体积比减小说明平衡向右移动，正反应吸热。(3) 第一阶段的方程：2WO3+H2=W2O5+H2O，第二阶段方程：W2O5+H2=2WO2+H2O第三阶段方程：WO2+2H2=W+2H2O所以三个阶段消耗H2的物质量之比为1:1:4(4) 利用盖斯定律可计算H=+203.9KJ.mol-1.(5) 根据可逆反应原理I2可以循环使用，WI4是在灯丝上分解，生成的W沉积在灯丝上，选a、b。13.【答案】(1分)4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) H=115.6kJ/mol(2分)32 (2分) 强(2分)4:1(1分)投料比越高，对应的反应温度越低(2分)30.8%(2分)【解析】解析：（）由题给条件可知，4molHCl被氧化，放出热量为115.6KJ，可知H=115.6KJ/mol；由H=（生成物键能之和反应物键能之和）可得，E（HO）E（HCl）=115.6+（498（）/4=31.9，键能越大化学键越稳定越强，所以水中的HO键比氯化氢中HCl强。（2）在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为6:1，b为4:1，c为2:1，d为1:1；由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高的顺序是bcd，由此可确定温度与投料比的关系是：投料比越高温度越高；由图可读出投料比2:1，温度400时，HCl的转化率为80%，由此可建立三段式： n（起） 2 1 0 0 n 1.6 0.4 0.8 0