第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制
1.下列对可逆反应的认识正确的是()
A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应
B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应
C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫做可逆反应
D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应
解析:理解好可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼。
答案:C
2.下列说法正确的是()
A.密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2可生成2 mol NH3
B.一定条件下,可逆反应达到平衡状态,该反应就达到了这一条件下的最大限度
C.对于任何反应增大压强,化学反应速率均增大
D.化学平衡是一种动态平衡,条件改变,原平衡状态不会被破坏
解析:N2与H2生成NH3的反应为可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3,A项错;压强是影响化学反应速率的一个因素,但并不适合于所有的反应,必须有气体参与的反应才适合,C不正确;化学平衡是一种动态平衡,该平衡是建立在一定条件下的平衡,如果条件改变,平衡将发生移动,D项不正确。
答案:B
3.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是:①2C+O22CO;②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。该炼铁工艺中,焦炭的实际用量远远高于
按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是()
A.CO过量
B.CO与铁矿石接触不充分
C.炼铁高炉的高度不够
D.反应①②都有一定限度
解析:研究表明,反应①②都是可逆反应,都有一定的限度,因此反应①中的碳和反应②中的CO 不能完全转化,致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。
答案:D
4.(2013·广东珠海高一检测)一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是()
A.N2、H2和NH3的质量分数不再改变
B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
C.N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍
D.单位时间里每生成1 mol N2,同时消耗2 mol NH3
解析:化学平衡状态标志的实质是v正=v逆≠0,体现在各组分的浓度(或质量分数)不再改变,而与各组分的浓度比例无关。D中,单位时间里每生成1 mol N2,同时生成2 mol NH3,就达到平衡状态。
答案:A
5.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、
SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()
A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
D.SO3为0.4 mol·L-1
解析:假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度分别将达到0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1;而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 mol·L-1。因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),很显然,A、D是不可能的。要得到C中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少,这不符合S原子守恒,也是不可能的。
答案:B
6.一定条件下的密闭容器中,可逆反应2A(g)B(g)+3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是()
反应速率 A B C D
v正
v(A)=2 v(A)=1 v(A)=1 v(A)=2
/[mol·(L·min)-1]
v逆
v(B)=2 v(B)=1.5 v(C)=1.5 v(C)=2
/[mol·(L·min)-1]
解析:根据平衡状态的特点,将以不同物质表示的化学反应速率转化成同一物质向正、逆两个方向的化学反应速率,C项是相等的。
答案:C
7.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是()
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等
D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
解析:对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。
答案:B
8.在2 L密闭容器中,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)上述反应(填“是”或“不是”)可逆反应。
(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是(填序号)。
A.v(NO2)=2v(O2)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(NO)=2v正(O2)
D.容器内密度保持不变
解析:(1)该反应是可逆反应。
(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=Δn(NO)=0.020
mol-0.007 mol=0.013 mol
c(NO2)==0.006 5 mol·L-1
故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)==
=0.003 mol/(L·s),
则v(O2)=v(NO)=0.001 5 mol/(L·s)。
(3)A项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故B 项正确;C项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故D项无法说明该反应是否达到平衡状态。
答案:(1)是
(2)b 1.5×10-3 mol/(L·s)
(3)BC
9.在2 L容器中有3种物质进行反应,X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t 时刻达到平衡,如图所示:
(1)该反应的化学方程式是。
(2)反应起始至t,Y的平均反应速率是。
(3)关于该反应的说法正确的是(填序号)。
A.到达t时刻该反应已停止
B.在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率
C.在t时刻正反应速率等于逆反应速率
D.在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
解析:(1)由图像知,从0~t,n(X)减小,n(Y)增加,n(Z)增加,可以确定X为反应物,Y、Z为生成物,从0~t,Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.8∶1.2∶0.4=2∶3∶1。故该反应的化学方程式为
2X3Y+Z。
(2)v(Y)= mol/(L·min)
(3)化学平衡是一种动态平衡,故A错;在t时刻之前,可逆反应尚未达到化学平衡,此时v正(X)>v逆(X),故B对;在t时刻,可逆反应已达化学平衡,此时正、逆反应速率相等,故C对;在t 时刻达到平衡是因为此时反应混合物中各组分的浓度不再变化,故D错。
答案:(1)2X3Y+Z(2) mol/(L·min)
(3)BC
10.在100 ℃时,将0.01 mol的四氧化二氮气体充入0.1 L的密闭容器中,发生反应,隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:
时间/s
0 20 40 60 80 100
c(N2O4) 0.100 0.070 0.050 c3a b
c(NO2) 0 0.060 c20.120 0.120 0.120
请填空:
(1)该反应的化学方程式为。达到平衡时N2O4的转化率为,表中c2 c3;a b(填“>”“<”或“=”)。
(2)在0~20 s内,N2O4的平均反应速率为。
解析:反应方程式为N2O42NO2,在时间为60 s时,c(NO2)为0.120 mol·L-1,此后浓度不再发生改变,即时间为60 s时,反应达到平衡。由N2O42NO2计算,c2=(0.100-0.050)mol·L-1×2=0.100 mol·L-1,c3=(0.100-0.120×)mol·L-1=0.040 mol·L-1,所以c2>c3。因60 s时反应达到平衡,则a=b;N2O4的转化率为×100%=60%。在0~20 s内N2O4的平均反应速率为v(N2O4)=
=0.001 5 mol/(L·s)。
答案:(1)N2O42NO260%>=
(2)0.001 5 mol/(L·s)