平衡时H2的转化率 ? 30% ? ? (1)平衡时,__________容器中NH3所占的比例最大。 (2)达到平衡时,所需时间最长的是__________。
(3)四个容器的压强由小到大的排列顺序是__________。 解析:(1)设四个容器内的N2和H2均为lmol。 在A容器中
N2?3H2?2NH3
1 1 0 起始/mol
变化/mol 0.2 0.6 0.4 平衡/mol 0.8 0.4 0.4
则平均相对分子质量M(A)?m1?28?1?20.6??18.75,H2的转化率?100%?60%。 n0.8?0.4?0.41在B容器中 N2?3H2?2NH3 起始/mol 1 1 0
变化/mol 0.1 0.3 0.2 平衡/mol 0.9 0.7 0.2 混合气体平均相对分子质量M(B)?1?28?1?20.1?16.67,N2的转化率?100%?10%。即
0.9?0.7?0.21在A、B容器中M、??N2?、??H2?,A中18. 75、20%、60%,B中16.67、10%、30%。(1)??N2?和??H2?越大,平衡混合气体NH3的含量越大,M也越大;而A中M最大,则含NH3的物质的量分数最大,所以选项A正确。
(2)容器体积越大,起始浓度越小,反应速率越小,达到平衡所需时间越长,所以选项C正
确。
(3)反应前,四个容器中n(N2)和n(H2)相同,反应温度也相同,但转化率不同,说明四个容器的容积不同,体积越小,浓度越大,反应物转化率越高,M越大,所以容积为A?D?B?C。 本题答案为:(1)A;(2)C;(3)ADBC。
11.盛夏的夜晚,小明同学花了一个月的时间,在黑暗的草丛中,细数萤火虫的闪光频率。温度从14℃~26℃,测得如下表的闪光频率:
19 18 16 26 25 23 20 温度/℃ 22 14 178 158 126 100 89 79 141 112 内光频率/s?1 200 结果发现可应用阿累尼乌斯定律加以规范。试回答下列问题:
(1)试利用上表数据证实阿累尼乌斯定律,并计算闪光行为的活化能。(附一张方格纸及半对数纸)
(2)导致萤火虫闪光的反应机理可能相当复杂,但利用阿累尼乌斯定律的这种过程推导,其意义如何?试简述之。
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解析:本题考查学生对数据的处理能力及其探索求新能力。由于闪光频率f?k(阿累尼乌斯定律中的k),因此lnk与的活化能Ea?
E1呈线性关系,斜率m??a。通过作图可得斜率m??1505,最后TR?mR?12.5kJ/mol。应用阿累尼乌斯定律求出的活化能应为萤火虫闪光反应的表观活化能。这
样推导的意义在于找出萤火虫与温度之间的数学关系,即通过数据分析,建立数学模型。 12.在温度为830K时,下列可逆反应具有某些特殊性质:
CO(g)?H2O(g)?H2(g)?CO2(g)。
若起始浓度c(CO2)?2mol/L、c(H2O)?3mol/L,反应达到平衡时,CO的转化率为60%;如果将H2O的起始浓度加大到6mol/L,则CO的转化率为75%。请注意上述有关数据,并总结规律,完成下列问题:
设830K时,起始浓度c(CO2)?amol/L、c(H2O)?bmol/L,反应达到平衡时c(H2)?cmol/L。 (1)当b不变时,a减少,重新达到平衡时,CO的转化率__________,H2O的转化率__________(填“上升”、“下降”或“不变”); (2)当a?5,c?(3)当a?b时,
20时,b?__________; 9c?__________; a(4)用以表示a、b、c之间关系的代数式是__________。
解析:(1)在830K时,设总体积为1L,根据反应CO(g)?H2O(g)?H2(g)?CO2(g)可知,
??CO??60%时,参加反应的n(CO)?2mol/L?1L?60%?1.2mol,则
1.2mol?100%?40%。 3mol??CO??75%时,参加反
??H2O??应的n(CO)?2mol/L?1L?75%?1.5mol,则
1.5mol?100%?25%。 6mol由计算可得:增加水蒸气的浓度,而水的转化率降低,并且60%?40%?100%,CO转化率增加,75%?25%?100%。
由上述计算可总结一些规律:
??H2O??cc??1。 abB.增大一种反应物浓度,则该物质的转化率降低,而另一种反应物的转化率升高,且升高率与该物质的转化率降低率相等。
A.各反应物的转化率之和为100%。用代数式表示为:
则可得:(1)当b不变、a以减小时,CO转化率增大,H2O转化率减小。 (2)当a?5,c?20cc时,由??1 可得:b?4。 9ab- 6 -
(3)也是根据
cc??1可求得。 ab1cc;(4)??1。 2ab本题答案为:(1)上升,下降;(2)4;(3)
13.在一定温度下,把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,且不考虑活塞的质量及摩擦,如图7?36所示。
容器中发生以下反应:N2(g)?3H2(g)?2NH3(g)?Q。若反应达到平衡后,测得混合气体为
7体积,据此回答下列问题:
保持上述反应温度不变,使a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各物质的体积分数仍与上述平衡时完全相同,那么:
(1)若a?1,c?2,则b?__________,在此情况下,反应起始时将向__________(填“正”或“逆”)方向进行。
(2)若规定起始时反应向逆反应方向进行,则c的范围是__________。 (3)在上述装置中,若需控制平衡后的混合气体的体积为6.5体积,则可采取的措施是__________。 解析:(1)3,逆(原因是这些物质加起来还不足7体积,所以平衡向气体体积扩大方向移动); (2)1?c≤4;
(3)降低温度(因为6.5?7,所以平衡必须向逆反应方向移动,而压强和物质的配比关系在这里是无法改变的)。 14.对下列反应:2H2(g)?2NO(g)?2H2O(l)?N2(g)进行了反应速率测定,测定结果见附表。
附表反应的起始速率和起始浓度的实验数据(800℃)
起始浓度(10?3mol/L) 实验序号 c(NO) c(H2) 生成N2的起始反应速率10?3mol/(L?s) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 6.00 6.00 6.00 1.00 2.00 3.00 1.00 2.00 3.00 6.00 6.00 6.00 3.19 6.36 9.56 0.48 1.92 4.30 (1)通过分析表中的数据找出生成N2的反应速率与NO和H2起始浓度的关系。
(2)计算800℃和NO、H2的起始浓度都为6.00?10?3mol/L时,生成N2的起始反应速率。 解析:(1)固定一种反应物的起始浓度,改变另一种反应物的起始浓度,根据浓度变化的倍
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数关系可得一种反应物的起始浓度与反应速率的关系。 根据实验①~③,c(NO)不变,则有: c(H2)22.00?10?3v26.36?10?3??2???2,
c(H2)11.00?10?3v13.19?10?3c(H2)3v39.56?10?3?3???3。 c(H2)1v13.19?10?3可见,c(H2)增大倍数与生成N2的起始反应速率增大的倍数相同,即v(N2)?c(H2)。根据实验④~⑥,c(H2)不变,则有: c(NO)5v51.92?10?3?2???22, ?3c(NO)4v40.48?10c(NO)6v64.30?10?3?3???32。 ?3c(NO)4v40.48?10可见,生成N2的起始反应速率与c(NO)的平方成正比,即v(N2)?c(NO)2。综上所述,可得出生成N2的反应速率与NO和H2起始浓度的关系如下: v(N2)?kc(H2)?c(NO)2。
上式中k为速率常数,此值可从①~⑥的六组实验中求平均值得到。
(2)计算800℃和NO、H2的起始速率都为6.00?10?3mol/L时,生成N2的起始反应速率。 [提示]:从①~⑥的六组实验中求平均值得到K,代入计算式即可求得。
15.自然界中的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km,压强增大约25000~
30000kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:
SiO2(s)?4HF(g)?SiF4(g)?2H2O(g)?148.9kJ。
根据题意完成下列填空:
(1)在地壳深处容易有__________气体逸出,在地壳浅处容易有__________沉积。 (2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应__________(填编号)。 A.一定向正反应方向移动
B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 C.一定向逆反应方向移动
D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,__________(填编号)。 A.2v正(HF)?v逆(H2O)
B.v正(H2O)?2v逆(SiF4) D.反应物不再转化为生成物
C.SiO2的质量保持不变
(4)若反应的容器容积为2../L,在这0L,反应时间8.0min,容器内气体的密度增大了012g段时间内HF的平均反应速率为__________。
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