化学反应速率与化学平衡
1、海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案:
模拟海水中的
离子浓度(mol/L)
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl―
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注:溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5 mol/L,可认为该离子不存在;
实验过程中,假设溶液体积不变。
已知:Ksp(CaCO3)=4.96×10-9;Ksp(MgCO3)=6.82×10-6;
Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6;Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12。
下列说法正确的是
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+
D.步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
【答案】A
【解析】这是一道新颖的计算型分析推断题,命题者通过精心选择,以从模拟海水中制备MgO的实验方案为背景,结合考查有关溶度积的概念及计算,把一个具体情景与教材的知识内容有机结合起来。要求考生定量地分析发生的反应,溶液中存在的离子,推断沉淀是否产生,从而得出正确的结论。计算强调了实用性以及认识、解决问题的综合性,体现了新课程的特色。
⑴ 步骤①,从题给的条件,可知n(NaOH ) = 0.001mol,[即n(OH―) = 0.001mol]。依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律,当1L模拟海水中,加入0.001mol NaOH时,OH― 恰好与HCO3―完全反应:OH―+HCO3―= CO32-+H2O,生成0.001mol CO32―。由于Ksp(CaCO3) Ksp[Mg(OH)2],有Mg(OH)2沉淀生成。
又由于Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×(10-3)2=5.6×10-12,c(Mg2+)=5.6×10-6<10-5,无剩余,滤液N中不存在Mg2+。C选项错误。
⑷步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体,则n(NaOH)=0.105mol,与0.05mol Mg2+反应:
Mg2++ 2 OH-= Mg(OH)2↓,生成0.05 mol Mg(OH)2,剩余0.005 mol OH―。
由于Q[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×(OH―)2 = 0.010×(0.005)2=2.5×10-7<Ksp[Ca(OH)2
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],所以无Ca(OH)2沉淀析出,沉淀物Y为Mg(OH)2沉淀,D选项错误。.
2、下列现象不是由平衡移动引起的是( )
A.氯水光照颜色变浅
B.使用排饱和食盐水的方法收集氯气
C.H2、I2、HI平衡混合气加压颜色变深
D.把有缺陷的胆矾晶体,投入饱和的硫酸铜溶液,一段时间后,晶体变为规则结构。
【答案】C
3、某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6 mol C,且反应的前后压强之比为5∶4(相同的温度下测量),则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,B的平衡转化率是35%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增加C,B的平衡转化率不变
【答案】D
【解析】反应达到平衡反应的前后压强之比为5∶4,同温同体积条件下,物质的量之比等于压强之比,即n(前)∶n(后)=5∶4,说明这是个气体体积减少的反应,结合4 mol A和2 mol B,平衡时生成1.6 mol C,分别讨论后只有C为固体或液体和D为气体满足条件,则该反应的化学平衡常数表达式是K=平衡时B的平衡转化率是40%;增大该体系的压强,平衡向右移动,由于温度没变,化学平衡常数不变;由于C为固体或液体, 增加C对平衡没影响,B的平衡转化率不变。
4、某温度时,在一个容积为2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示.根据图中数据,下列有关说法错误的是( )
A.该反应的化学方程式为3X+Y═2Z
B.2 min时,反应达最大限度,但化学反应仍在进行
C.反应开始至2 min,Z的反应速率为0.05 mol·L﹣1·min﹣1
D.反应达到平衡时,压强是开始时的0.9倍
【答案】A
【解析】A、由图可知随反应进行X、Y的物质的量变小,Z的物质的量变大,所以X、Y为反应物,z为生成物,反应结束各物质的物质的量不变,所以反应为可逆反应,故A错误;
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B、根据图可知该反应为可逆反应,所以达到反应限度时,正逆反应还在进行,不过此时正逆反应速率相等,组成不变,故B正确;
C、由图可知2min内Z的物质的量变化量为0.2mol,所以2min内以Z表示的平均反应速率v(Z)==0.05mol/(L·min),故C正确;
D、由图可知开始混合气体的总的物质的量为2mol,平衡时混合气体的物质的量为(0.9+0.7+0.2)mol=1.8mol,压强之比等于物质的量之比,所以反应达平衡此时体系的压强是开始时 =0.9倍,故D正确;
故选:A.
5、一定量的锌粉和6 mol/L的过量盐酸反应,当向其中加入少量的下列物质时,能够加快反应速率,又不影响产生H2的总量的是( )
①石墨粉 ②CuO ③铜粉 ④铁粉 ⑤浓盐酸
A.①②⑤ B.①③⑤ C.③④⑤ D.①③④
【答案】B
【解析】①③会形成原电池而加快反应,⑤增大浓度加快反应。
6、已知NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量 KIO3氧化,当 NaHSO3完全消耗即有 I2析出,依据 I2析出所需时间可以求得 NaHSO3的反应速率.将浓度均为 0.020mol·L﹣1的 NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液 40.0mL 混合,记录 10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图.据图分析,下列判断不正确的是( )
A.40℃之前,溶液变蓝的时间随温度的升高而缩短
B.图中a点对应的 NaHSO3反应速率为 5.0×10﹣5mol·L﹣1·s﹣1
C.图中b、c两点对应的 NaHSO3反应速率相等
D.40℃之后,淀粉不宜用作该实验的指示剂
【答案】C
【解析】A.从图象中可以看出,40℃以前,温度越高,反应速度越快,40℃后温度越高,变色时间越长,反应越慢,而55℃,未变蓝,说明没有生成I2,故A正确;
B.a点时间为80s,浓度变化量为=0.004mol/L,a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10﹣5mol·L﹣1·s﹣1,故B正确;
C.b点的反应原理为:当碘酸钾过量时,生成碘单质,其离子反应式为5SO32﹣+2IO3﹣+2H+=5SO42﹣+I2+H2O,而图中c点的反应原理为2IO3﹣+5SO2+4H2O=5SO42﹣+I2+8H+
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,则图中b、c点对应的反应原理不一样,且温度不同,故反应速率不同,故C错误;
D.55℃时,没有出现蓝色,故淀粉已不能作为该反应的指示剂,故D正确;
故选C.
7、在一定体积和一定条件下有反应N2+3H22NH3,现分别从两条途径建立平衡:
Ⅰ.起始浓度 N2:l mol·L ﹣1,H2:3mol·L ﹣1
Ⅱ.起始浓度 N2:2mol·L ﹣1,H2:6mol·L ﹣1
则下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ和II两途径达到平衡时,体系内各成分的体积分数相同
B.达到平衡时,Ⅰ途径的反应速率v(H2)等于Ⅱ途径的反应速率v(H2)
C.达到平衡时,Ⅱ途径体系内混合气体的压强是Ⅰ途径内混合气体压强的2倍
D.达到平衡时,Ⅰ途径体系内混合气体的密度为途径Ⅱ体系内混合气体的密度的
【答案】D
【解析】解:途径Ⅰ.N2、H2的起始物质浓度分别为1mol/L和3mol/L;途径Ⅱ.起始浓度:N2:2mol·L ﹣1,H2:6mol·L ﹣1,与途径Ⅰ相比,恒温恒压下,途径Ⅱ为途径I起始浓度的2倍,与途径Ⅰ为相似平衡,由于容器体积一定,相当于途径II为增大压强,平衡右移,
A、Ⅰ和II两途径达到平衡时,途径I中氨气的体积分数小,故A错误;
B、途径II中氢气的浓度大,化学反应速率快,故B错误;
C、途径II相当于达到I的平衡后,平衡右移,故压强减小为途径I的2倍小一些,故C错误;
D、由于容器体积相同,途径II的质量为途径I的2倍,故途径II的密度为途径I的2倍,故D正确,故选D.
8、在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:3A(g)+B(g)2C(g);△H