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專題質(zhì)檢卷(七) 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
(時(shí)間:45分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1.下列實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)論都正確且能證明物質(zhì)性質(zhì)決定反應(yīng)速率大小的是( )
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)方案
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
A
常溫下,相同形狀、大小的鈉粒分別與水、乙醇反應(yīng)
鈉與水反應(yīng)比鈉與乙醇反應(yīng)快
B
常溫下,濃硫酸、稀硫酸分別與鋁片反應(yīng)
濃硫酸與鋁片反應(yīng)較快
C
硫黃分別在空氣中、純氧氣中燃燒
硫黃在氧氣中燃燒生成SO3
D
鐵絲在空氣中不能燃燒,在純氧氣中能燃燒
純氧氣中O2比空氣中O2活潑
2.在一定溫度下的定容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):2NO2(g)N2O4(g)。當(dāng)下列所給有關(guān)量不再變化時(shí),不能表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是( )
A.混合氣體的壓強(qiáng)
B.混合氣體的密度
C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
D.c(N2O4)c2(NO2)
3.(2018河北滄州一中月考)對(duì)反應(yīng)A+BAB來說,常溫下按以下情況進(jìn)行反應(yīng):①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol;②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol;③0.1 molL-1的A、B溶液各10 mL;④0.5 molL-1的A、B溶液各50 mL,四者反應(yīng)中反應(yīng)速率的大小關(guān)系是( )
A.②>①>④>③ B.④>③>②>①
C.①>②>④>③ D.①>②>③>④
4.下列事實(shí)能用勒夏特列原理來解釋的是( )
A.SO2氧化為SO3,往往需要使用催化劑
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B.500 ℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應(yīng)
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
C.H2、I2、HI平衡混合氣體加壓后顏色加深
H2(g)+I2(g)2HI(g)
D.實(shí)驗(yàn)室采用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
Cl2+H2OH++Cl-+HClO
5.在容積一定的密閉容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng):
C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡時(shí)c(NO)與溫度T的關(guān)系如下圖所示,則下列說法正確的是( )
A.該反應(yīng)的ΔH>0
B.若該反應(yīng)在T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1
pB
D.在T2時(shí),若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D,則此時(shí)v(正)>v(逆)
6.(2019云南通海二中高三月考)在某一恒溫體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0。t1時(shí)刻達(dá)到平衡后,在t2時(shí)刻改變某一條件,其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是( )
A.0~t2時(shí)間段內(nèi),v(正)>v(逆)
B.Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)到平衡時(shí),A的體積分?jǐn)?shù)Ⅰ>Ⅱ
C.t2時(shí)刻改變的條件可能是向密閉容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)Ⅰ<Ⅱ
7.甲、乙兩個(gè)密閉容器中均發(fā)生反應(yīng):C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH>0,有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
容器
容積L
溫度℃
起始量mol
平衡量mol
達(dá)到平衡
所需時(shí)間min
平衡常數(shù)
C(s)
H2O(g)
H2(g)
甲
2
T1
2
4
3.2
3.5
K1
乙
1
T2
1
2
1.2
3
K2
下列說法正確的是( )
A.T1v(逆)
C.容器(2)中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),吸收的熱量Q為9.26 kJ
D.若條件為“絕熱恒容”,容器(1)中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)n(NH3)<0.6 mol
二、非選擇題(本題共3小題,共46分)
10.(15分)已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下:
溫度/℃
700
800
900
1 000
1 200
平衡常數(shù)
0.5
0.6
1.0
1.6
2.0
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ,ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)900 ℃時(shí),向一個(gè)固定容積為2 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,若反應(yīng)初始到2 s內(nèi)A的濃度變化0.05 molL-1,則A的平均反應(yīng)速率v(A)= 。該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為 ,如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1 mol氬氣,平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為 (填“變大”“變小”或“不變”)。
(3)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)為 (填字母代號(hào))。
a.壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b.氣體的密度不隨時(shí)間改變
c.c(A)不隨時(shí)間改變
d.單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等
(4)1 200 ℃時(shí),若向另一相同容器中充入0.30 mol A、0.40 mol B、0.40 mol C和0.50 mol D,此時(shí)v(正) (填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
11.(2018課標(biāo)全國(guó)Ⅲ,28)(15分)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題:
(1)SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體,遇潮氣時(shí)發(fā)煙生成(HSiO)2O等,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(2)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
ΔH1=48 kJmol-1
3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)
ΔH2=-30 kJmol-1
則反應(yīng)4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH為 kJmol-1。
(3)對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑,在323 K和343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。
①343 K時(shí)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α= %。平衡常數(shù)K343 K= (保留2位小數(shù))。
②在343 K下:要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是 ;要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,可采取的措施有 、 。
③比較a、b處反應(yīng)速率大小:va vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),計(jì)算a處的v正v逆= (保留1位小數(shù))。
12.(2019湖北部分重點(diǎn)中學(xué)高三上學(xué)期起點(diǎn)考試)(16分)目前,人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)很重視。
(1)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體,對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置,能使有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒氣體:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g),恒溫恒容條件下,能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填字母);
A.容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化
B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變
C.2v逆(NO2)=v正(N2)
D.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
(2)用活性炭還原法也可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH。在T1 ℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下:
時(shí)間/min
0
10
20
30
40
50
濃度(molL-1)
NO
1.0
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1 ℃時(shí),該反應(yīng)在0~20 min的平均反應(yīng)速率v(CO2)= ;計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。(保留兩位有效數(shù)字)
②根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷,由30 min到40 min時(shí)改變的條件可能是(任寫一種) 。
(3)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學(xué)式為CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)
ΔH=-159.5 kJmol-1
②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
ΔH=+116.5 kJmol-1
③H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJmol-1
寫出CO2與NH3反應(yīng)生成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式: 。
(4)科學(xué)家利用原電池原理,在酸性溶液中將NO2轉(zhuǎn)化為HNO3,則該轉(zhuǎn)化過程的負(fù)極電極方程式為 。
專題質(zhì)檢卷(七) 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
1.A 水中氫比乙醇中羥基上的氫活潑,相同形狀、大小的鈉粒與水反應(yīng)速率大于乙醇,說明物質(zhì)性質(zhì)決定化學(xué)反應(yīng)速率大小,A項(xiàng)正確;濃硫酸、稀硫酸中溶質(zhì)相同,但是濃度不同,物質(zhì)性質(zhì)不同,常溫下濃硫酸與鋁片發(fā)生鈍化現(xiàn)象,鋁片表面生成一層致密的氧化膜,氧化膜可阻止?jié)饬蛩崤c內(nèi)部鋁的接觸,B項(xiàng)錯(cuò)誤;硫在氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈,S在O2中燃燒生成SO2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;空氣中O2和純氧氣的化學(xué)性質(zhì)相同,鐵絲在空氣中不能燃燒,在氧氣中能燃燒,是因?yàn)镺2濃度不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.B 該反應(yīng)在恒溫、恒容條件下進(jìn)行,氣體物質(zhì)的質(zhì)量不變,密度始終保持不變,與反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān),B項(xiàng)符合題意;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),反應(yīng)過程中氣體總物質(zhì)的量減小,壓強(qiáng)減小,當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)不符合題意;反應(yīng)過程中氣體總質(zhì)量不變,氣體總物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C項(xiàng)不符合題意;濃度商Qc=c(N2O4)c2(NO2),當(dāng)濃度商保持不變時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項(xiàng)不符合題意。
3.A 對(duì)于溶液中進(jìn)行的反應(yīng),反應(yīng)物A、B的濃度越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快。溶液①中c(A)=c(B)=0.01mol0.02 L=0.5 molL-1,溶液②中c(A)=c(B)=0.05mol0.05 L=1.0 molL-1,溶液③中c(A)=c(B)=0.1 molL-1=0.05 molL-1,溶液④中c(A)=c(B)=0.5 molL-1=0.25 molL-1,據(jù)此可推知反應(yīng)速率的大小關(guān)系為②>①>④>③。
4.D 加入催化劑有利于加快反應(yīng)速率,但不會(huì)引起平衡移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,A項(xiàng)錯(cuò)誤;合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),500 ℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應(yīng),是從反應(yīng)速率不能太低和催化劑的活性兩方面考慮,不能用平衡移動(dòng)原理解釋,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡中,增大壓強(qiáng),濃度增大,顏色加深,平衡不移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氯氣和水的反應(yīng)是可逆反應(yīng),飽和氯化鈉溶液中氯離子濃度大,使化學(xué)平衡逆向移動(dòng),可減小氯氣溶解量,實(shí)驗(yàn)室可用排飽和食鹽水的方法收集氯氣,能用勒夏特列原理解釋,D項(xiàng)正確。
5.D 溫度升高,NO的濃度增大,說明平衡左移,該反應(yīng)的ΔH<0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;ΔH<0,升高溫度平衡常數(shù)減小K1>K2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)中氣體物質(zhì)的量不變,壓強(qiáng)與溫度有關(guān),溫度越高壓強(qiáng)越大;pC>pD=pB,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在T2時(shí),若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D,達(dá)到平衡NO濃度要減小,反應(yīng)需要正向進(jìn)行,則此時(shí)v(正)>v(逆),D項(xiàng)正確。
6.C 0~t2時(shí),反應(yīng)正向進(jìn)行,v(正)>v(逆),t1~t2時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,v(正)=v(逆),A項(xiàng)錯(cuò)誤;t2時(shí)刻改變條件后達(dá)到平衡時(shí),逆反應(yīng)速率不變,說明和原平衡等效,A的體積分?jǐn)?shù)Ⅰ=Ⅱ,B項(xiàng)錯(cuò)誤;向密度容器中加C(g),逆反應(yīng)速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說明和原平衡相同,符合圖形,C項(xiàng)正確;t2時(shí)刻改變條件后達(dá)到平衡時(shí)逆反應(yīng)速率不變,說明和原平衡等效,且溫度不變,所以Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.B 若T1=T2,則平衡時(shí)n(H2)甲=2n(H2)乙,實(shí)際上n(H2)甲>2n(H2)乙,因?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度有利于平衡正向移動(dòng),說明T1>T2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙容器中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),c(H2O)=0.8 molL-1、c(CO2)=0.6 molL-1、c(H2)=1.2 molL-1,K2=c(CO2)c2(H2)c2(H2O)=0.61.220.82=1.35,B項(xiàng)正確;容器容積不變,碳為固體,正反應(yīng)方向氣體的質(zhì)量增大,因此反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí)混合氣體的密度增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;乙容器中,3 min內(nèi)H2O減少了1.2 mol,而前1.5 min內(nèi)反應(yīng)速率大于后1.5 min內(nèi)反應(yīng)速率,故前1.5 min內(nèi)H2O的物質(zhì)的量減小大于0.6 mol,即反應(yīng)進(jìn)行到1.5 min時(shí),n(H2O)<1.4 mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.C 根據(jù)題圖a可知,0~4 min時(shí),X、Y的濃度分別減少0.25 molL-1、0.25 molL-1,Z的濃度增加0.5 molL-1,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),同一反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則v(X)=v(Y)= v(Z),A項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖a中,Y的起始濃度為0.4 molL-1,平衡濃度為0.15 molL-1,則Y的轉(zhuǎn)化率為0.4-0.150.4100%=62.5%,B項(xiàng)錯(cuò)誤;達(dá)到平衡時(shí),c(X)=0.05 molL-1,c(Y)=0.15 molL-1,c(Z)=0.5 molL-1,則平衡常數(shù)K=c2(Z)c(X)c(Y)=0.520.050.15≈33.3,C項(xiàng)正確;根據(jù)題圖b可知,T1條件下反應(yīng)先達(dá)到平衡,則T1>T2,T2→T1,溫度升高,c(Z)增大,則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.B 分析容器(1)(2)中的反應(yīng)可知二者可建立等效平衡,所以二者的平衡狀態(tài)相同,因此平衡時(shí)兩個(gè)容器內(nèi)壓強(qiáng)相等,A項(xiàng)正確;根據(jù)三段式分析:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.6 kJmol-1
c(始)(molL-1) 2 3 0 92.6 kJ
c(變)(molL-1) 0.3 0.9 0.6 27.78 kJ
c(平)(molL-1) 1.7 2.1 0.6
K=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=(0.6)21.7(2.1)3。容器(2)中反應(yīng)開始時(shí),濃度商Qc=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=0.821.61.83>K,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),v(正)
(2)0.025 molL-1s-1 80% 不變
(3)c (4)大于
解析 (1)A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=c(C)c(D)c(A)c(B);由表中數(shù)據(jù)可知,隨溫度升高平衡常數(shù)增大,說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0。
(2)A的平均反應(yīng)速率v(A)=0.05molL-12 s=0.025 molL-1s-1
設(shè)參加反應(yīng)的A的物質(zhì)的量濃度為x,則:
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
起始濃度/(molL-1): 0.1 0.4 0 0
變化濃度/(molL-1): x x x x
平衡濃度/(molL-1): 0.1-x 0.4-x x x
代入平衡常數(shù)表達(dá)式,則x2(0.1-x)(0.4-x)=1.0,解得x=0.08,故A的轉(zhuǎn)化率為0.08molL-10.1molL-1100%=80%;向該密閉容器中再充入1 mol氬氣,反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變,平衡不移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率不變。
(3)a.該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,壓強(qiáng)始終不變。故壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡,a錯(cuò)誤;b.混合氣體的總質(zhì)量不變,容器的容積不變,故混合氣體的密度始終不變。氣體的密度不隨時(shí)間改變不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡,b錯(cuò)誤;c.可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),各組分的濃度不再發(fā)生變化,故c(A)不隨時(shí)間改變可以說明反應(yīng)到達(dá)平衡,c正確;d.不管反應(yīng)是否到達(dá)平衡,反應(yīng)始終按物質(zhì)的量比1∶1生成C、D,故單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡,d錯(cuò)誤。答案為c。
(4)保持溫度不變,此時(shí)Qc=0.40V0.50V0.30V0.40V≈1.67v(逆)。
11.答案 (1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl
(2)114 (3)①22 0.02?、诩皶r(shí)移去產(chǎn)物 改進(jìn)催化劑 提高反應(yīng)物壓強(qiáng)(濃度)?、鄞笥凇?.3
解析 (1)SiHCl3與H2O反應(yīng)生成(HSiO)2O為非氧化還原反應(yīng),由原子守恒配平:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。
(2)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=48 kJmol-1 ①
3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=-30 kJmol-1 ②
根據(jù)蓋斯定律:①3+②即可得4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g) ΔH=114 kJmol-1。
(3)①由圖根據(jù)“先拐先平速率大”可知a曲線溫度較高(343 K),平衡轉(zhuǎn)化率為22%;
設(shè)SiHCl3起始物質(zhì)的量為1 mol,則有
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始物質(zhì)
的量/mol 1 0 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)
的量/mol 0.22 0.11 0.11
平衡物質(zhì)
的量/mol 0.78 0.11 0.11
平衡常數(shù)K343 K=0.110.11(0.78)2≈0.02
③a處反應(yīng)相當(dāng)于在b處反應(yīng)的基礎(chǔ)上升高溫度,反應(yīng)速率va大于vb;
達(dá)平衡時(shí)v正、v逆相等,k正xSiHCl32=k逆xSiH2Cl2xSiCl4
k正k逆=xSiH2Cl2xSiCl4xSiHCl32=K343 K=0.02
a處SiHCl3轉(zhuǎn)化率為20%,設(shè)起始時(shí)SiHCl3物質(zhì)的量為1 mol,則有:
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始物質(zhì)
的量/mol 1 0 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)
的量/mol 0.2 0.1 0.1
a點(diǎn)物質(zhì)的
量/mol 0.8 0.1 0.1
此時(shí)SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1,
v正v逆=k正xSiHCl32k逆xSiH2Cl2xSiCl4=0.020.820.10.1=1.28≈1.3。
12.答案 (1)AB (2)①0.015 molL-1min-1 0.56 ②通入一定量NO(或適當(dāng)縮小容器體積或充入一定量體積比為1∶1的氮?dú)夂投趸? (3)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)
ΔH=-87.0 kJmol-1 (4)NO2-e-+H2ONO3-+2H+
解析 (1)在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。則容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化說明NO2濃度不再發(fā)生變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)正確;正反應(yīng)體積減小,則容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變可說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B項(xiàng)正確;2v逆(NO2)=v正(N2)時(shí)不滿足反應(yīng)速率之比是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,沒有達(dá)到平衡狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,因此容器內(nèi)混合氣體密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)①0~20 min內(nèi),CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.3 molL-120 min=0.015 molL-1min-1;反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡濃度c(N2)=0.3 molL-1、c(CO2)=0.3 molL-1、c(NO)=0.4 molL-1,因此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.30.3/0.42≈0.56;②30 min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)濃度均增大,依據(jù)平衡常數(shù)公式計(jì)算K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.360.36/0.482≈0.56,平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,氮?dú)鉂舛仍龃?二氧化碳和一氧化氮濃度增大,發(fā)生的反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),所以改變的條件可能是通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或充入一定量體積比為1∶1的氮?dú)夂投趸?
(3)①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH=-159.5 kJmol-1
②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
ΔH=+116.5 kJmol-1
③H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJmol-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO2與NH3反應(yīng)生成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH3 (g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=-87.0 kJmol-1;( 4)利用原電池原理,在酸性溶液中將NO2轉(zhuǎn)化為HNO3,負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),則該轉(zhuǎn)化的負(fù)極電極方程式為NO2-e-+H2ONO3-+2H+。
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