【化学】鲁科版选修4《化学反应原理》教案2.4《化学反应条件的优化

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(第四课时)【题1】在体积可变的密闭容器中,反应mA(g)+nB(s)pC(g)达到平衡后,压缩容器的体积,发现A的转化率随之降低。下列说法中,正确的是(C)A.(m+n)必定小于pB.(m+n)必定大于pC.m必定小于pD.m必定大于p【解析】压缩容器的体积,A的转化率降低,说明压强增大时平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积(气体系数)缩小的反应,即mp。【题2】有效碰撞是指(CD)A.反应物分子间的碰撞B.反应物活化分子间的碰撞C.能发生化学反应的碰撞D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞【解析】反应物分子间的碰撞是随时可以发生的,但是只有反应物活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应,而能发生化学反应的碰撞就是有效碰撞,这也正是活化分子中有合适取向的碰撞。【题3】可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是(B)①单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO②单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO2③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①③⑤B.②④⑥C.②③④D.③④⑤【解析】化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等。①中当生成nmolO2时,必然同时生成2nmolNO。在任何时刻均是这样。因为两者生成物,且物质的量之比为n(O2):n(NO)=1:2,所以不是平衡状态的标志;②中单位时间内生成nmolO2时,由方程式可知必然消耗2nmolNO2,这样单位时间内NO2的消耗量和生成量相等,达到平衡状态;③中主要是针对正反应或逆反应,在任何时刻都有这个比值关系;④中,混合气中只有NO2有颜色,呈红棕色,当混合气体的颜色不再改变时,表示NO2的浓度不再改变,表明达到平衡状态;⑤混合气体的密度等于混合气体的质量除以混合气体的体积。由于反应物和生成物均是气体,由质量守恒定律得反应前后混合气体的质量保持不变,而密闭容器的体积也是固定不变的,所以混合气体密度保持不变,不能由恒定不变的量来判断反应是否达到平衡状态;⑥混合气体的平均相对分子质量为总质量除以总气体物质的量,总质量恒定不变,气体物质的量发生变化,当变到不再改变时,表明达到平衡状态。【题4】在一密闭容器中,反应mA(g)nC(g)+nB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器容积压缩到原来的一半,当达到新的平衡时,B和C的浓度均是原来的1.8倍,则(A)A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率增加了C.物质C的质量分数增加了D.m2n【解析】由于c=n/V,当V变为原来的一半时,如果平衡不发生移动,则n不变,c必然是原来的2倍。现在B和C的浓度均是原来的1.8倍,则说明B和C均减少,进而推知平衡向左移动。而物质C的质量分数等于C的质量占混合体系总质量的百分数,而总质量不变,所以C的质量分数减小,物质A的量增加,所以A的转化率减小。而增加压强,平衡向气体体积减小的方向移动,所以m2n。【题5】可逆反应mA(g)+nBpC(g)+qD中,A和C都是无色气体,达到平衡后,下列叙述正确的是(D)A.若增加B的量,平衡体系颜色加深,说明D是固体B.增大压强平衡不移动,说明m+n一定等于p+qC.升高温度,A的转化率减小,说明正反应是吸热反应D.若B是气体,增大A的量,A、B转化率并不都增大【解析】由方程式可知,BD的凝聚状态不确定选项A中增加B的量,若B是有颜色的气体,则B的量在任何时刻都比原来大,平衡体系颜色应加深,这时D既可以是固体也可以是气体,若D是有颜色的气体,当平衡向右移动之后,平衡体系颜色也加深。选项B中,增大压强平衡不移动,则说明反应物气体计量数之和等于生成物的气体计量数之和,而物质B和D的状态不确定,所以m+n和p+q的关系也不确定。选项C中,升高温度,A的转化率减小,表明平衡向左移动,说明逆反应是吸热反应,则正反应必定是放热反应。选项D中,若物质B是气体,增大A的量,平衡向右移动,B的转化率增大,A的转化率减小。【题6】一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应2A(g)+B(g)3C(g),若反应开始时充入2molA和2molB达到平衡后,A的体积分数为a%,其他条件不变时,若按下列四种配比作为起始物质,平衡后A的体积分数大于a%的是(AB)A.2molCB.2molA、1molB和1molHe(不参加反应)C.1molB和1molCD.2molA、3molB和3molC【解析】本题主要考查对等效平衡和平衡移动原理的理解。该反应为反应前后气体体积不变的反应,A项中若将2molC全部转化为A、B,分别得到4/3molA和2/3molB,与起始加入的2molA和2molB比较,相当于少加了B,A的转化率减小,百分含量增加;B项中,加入He对平衡无影响,也相当于少加了B,A的含量增加;由C项的投料情况看,反应只能逆向进行,而1molB对逆向反应有抑制作用,致使A的含量减少;D项若按2molA、2molB和3molC与原来2molA和2molB等效,多余的1molB使A的转化率增大,百分含量减小。【题7】如右图,装有活塞的密闭容器内盛有22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内的密度为(D)A.等于1.369g•L-1B.等于2.054g•L-1C.在等于1.369g•L-1和等于2.054g•L-1之间D.大于2.054g•L-1【解析】2NO+O2=2NO2由方程式可以看出,22.4mL一氧化氮与11.2mL氧气恰好完全反应生成NO2,由于存在2NO2N2O4,所以混合气体应该是NO2和N2O4的混合气体,其密度应该大于NO2的而小于N2O4的。在标准状况下,二氧化氮的密度可计算得2.054g•L-1,N2O4等于1.369g•L-1,分析各选项可知答案。【题8】在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA,0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数也为W%,则x值为(BC)A.1B.2C.3D.4【解析】这样题目属于等效平衡的问题。一种平衡状态的建立只与条件有关而与途径无关。在恒容恒温的密闭容器中,若反应前后气体计量数和不相等,要想建立同一种平衡状态,则两组数据值必须完全对应相等,该题中,则有0.6mol+2/x1.4mol=2mol,同时必定有0.3mol+1/x1.4mol=1mol,解得x=2,由于n(A):n(B)=0.6mol:0.3mol=2:1,与第一次中物质A、B的物质的量相等,所以,当反应前后计量数和相等时,也符合题意,所以x也可等于3。【题9】一定温度下,反应2SO2+O22SO3达到平衡时,n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。缩小体积,反应再次达到平衡时,n(O2)=0.8mol,n(SO3)=1.4mol,此时SO2的物质的量应是(A)A.0.4molB.0.6molC.0.8molD.1.2mol【解析】缩小体积时,压强增大,平衡向右,设达新平衡时SO2转化的物质的量是x,而原平衡中三者物质的量分别是2a,3a,4a。2SO2+O22SO3原平衡2a3a4a转化xx/2x新平衡2a-x3a-x/24a+x3a-x/2=0.8mol4a+x=1.4mol解得a=0.3molx=0.2moln(SO2)=20.3mol-0.2mol=0.4mol【题10】在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为amol•L-1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为amol•L-1的是()A.4molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molBD.3mol+1molD【解析】思路方法同第8题,即由于反应前后计量数不同,只能取起始条件相同,当反应只从逆反应开始时,与2molA和1molB相当的量只能是3molC和1molD。【题11】在体积固定的密闭容器中进行下列反应,达到平衡后若升高温度,则混合气体平均相对分子质量一定增大的是(D)A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)B.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g)(正反应为放热反应)C.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)(正反应为吸热反应)D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)(正反应为放热反应)【解析】M=m(总)/n(总),A选项中,升高温度,平衡向左移动,m(总)不变,但n(总)减少,所以,M减小;同理,B选项也如此;C选项中,升高温度,平衡向右移动,由于有固体物质生成,所以混合气体的总质量和总物质的量均减少,不能再依据公式判断M的变化,应该采用极限法。由数值可知,平衡右移时,M减小;D选项中,平衡左移,n(总)减小,所以M增大。【题12】决定化学反应速率的主要因素是(B)①温度②压强③催化剂④浓度⑤反应物本身的性质A.①②③④⑤B.⑤C.①④D.①②③④【解析】决定化学反应速率的主要因素,也就是内因就是反应物本身的结构和性质。【题13】下图表示某反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-akJ·mol-1(a0)在某一时间段t0~t6中反应速率与反应过程的曲线图,则氨的百分含量最高的一段时间是(A)A.0~t1B.t2~t3C.t3~t4D.t5~t6【解析】这是一个v~t图分析题。图中:0~t1,是原平衡状态,t1~t2为平衡左移过程,所以氨的百分含量下降,t2又达平衡状态,t2~t3保持平衡;t3~t4为加入催化剂,平衡不移动,正、逆反应速率同等程度增大,氨的百分含量不变,t4~t5为平衡左移过程,氨的百分含量下降,t5~t为又一新平衡阶段,整个过程中,氨的百分含量间断性地下降,所以整个过程中只有在开始阶段氨的百分含量最高。【题14】反应aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g)5min后达到平衡时,X减少nmol·L-1,Y减少n/3mol·L-1。若体系压强增大,W的百分含量不发生变化,则反应物质分子式的化学计量数比a:b:c:d为(D)A.1:3:1:2B.1:3:2:2C.3:1:2:1D.3:1:2:2【解析】由题意知:nmol·L-1:n/3mol·L-1=a:b,所以a:b=3:1,由于体系增大压强时,物质W百分含量不变,可知平衡不发生移动,可知反应前后气体计量数和相等,所以a:b:c:d=3:1:2:2或3:1:1:3或3:1:3:1,分析选项,只有D符合。

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