2.11 · 反应速率与化学平衡练习题 · Reaction Rates and Equilibrium
涉及的课:2.11.1 碰撞理论2.11.2 影响反应速率的因素2.11.3 可逆反应与动态平衡2.11.4 平衡常数 K 入门2.11.5 勒夏特列原理
- 1填空
在 2.0 L 的密闭容器中进行 。N₂O₅ 的物质的量在 5.0 min 内从 1.00 mol 减少到 0.40 mol。这段时间内用 NO₂ 表示的平均反应速率是多少?
mol/(L·min)解析先求 N₂O₅:Δc = (1.00 − 0.40) mol ÷ 2.0 L = 0.30 mol/L,v(N₂O₅) = 0.30 ÷ 5.0 = 0.060 mol/(L·min)。用不同物质表示的速率之比等于系数之比:v(N₂O₅) : v(NO₂) = 2 : 4,v(NO₂) = 0.060 × 2 = 0.12 mol/(L·min)。忘了除以容器体积,会得到 0.24。
复习:2.11.1 碰撞理论
- 2单选
在过氧化氢溶液中加入少量 MnO₂,分解速率大大加快。用碰撞理论解释,最合理的是?
解析催化剂改变反应的途径,降低活化能。温度不变,分子的能量分布不变,但越过较低能垒的分子多了,单位时间内的有效碰撞增多,速率加快。催化剂不改变分子的平均动能(那要靠升温),不改变反应的 ΔH,也不使平衡移动,只是让正、逆反应同样加快,更快达到平衡。
- 3单选
用下面四组实验研究镁和盐酸反应的速率(盐酸都过量,体积相同)。要研究盐酸浓度对反应速率的影响,应该比较哪两组?
实验 镁的形状 盐酸浓度 温度 1 镁条 1.0 mol/L 25 °C 2 镁粉 1.0 mol/L 25 °C 3 镁条 2.0 mol/L 25 °C 4 镁条 1.0 mol/L 35 °C 解析控制变量:只让要研究的那个因素不同,其他条件都相同。各组之间不同的条件:1 和 2:形状;1 和 3:浓度;2 和 3:形状、浓度;3 和 4:浓度、温度。只有实验 1 和 3 仅浓度不同。
- 4单选
在容积不变的密闭容器中进行 (I₂ 为紫色气体),温度不变。下列情况能说明反应已达到平衡的是?
解析判断平衡要找“会随反应变化、到平衡时才不变”的量。这个反应前后气体分子数相等(1 + 1 = 2),总压从一开始就不变;容器容积和气体总质量都不变,密度也一直不变:这两个都不能说明。颜色由 I₂ 的浓度决定,反应进行时会变,颜色不变说明 c(I₂) 不再变化,已达平衡。按系数,平衡时 v逆(HI) = 2v正(H₂),D 中的两个速率不相等。
- 5填空
800 °C 时,在 1.00 L 的密闭容器中充入 0.200 mol CO 和 0.200 mol H₂O(g),发生 。达到平衡时,测得 CO₂ 为 0.0889 mol。求该温度下的平衡常数 K。
解析列“三段式”(单位 mol/L):起始 CO、H₂O 各 0.200,CO₂、H₂ 为 0;转化 CO₂、H₂ 各生成 0.0889,CO、H₂O 各消耗 0.0889;平衡 CO、H₂O 各 0.1111,CO₂、H₂ 各 0.0889。K = (c(CO₂)·c(H₂)) / (c(CO)·c(H₂O)) = (0.0889 × 0.0889) ÷ (0.1111 × 0.1111) = 0.640。
- 6单选
接上题,同一温度(K = 0.640)下,另一容器中 c(CO) = c(H₂O) = c(CO₂) = c(H₂) = 0.100 mol/L。此时反应将?
解析Q = (0.100 × 0.100) ÷ (0.100 × 0.100) = 1.00,比 K = 0.640 大。Q > K 说明生成物“太多”,反应向逆反应方向进行,直到 Q = K。浓度都相等不等于达到平衡。
- 7单选
反应 的平衡常数表达式是?
解析固体(和纯液体)的“浓度”是常数,不写进平衡常数表达式,只写气体(和溶液中的粒子)。指数等于系数。所以 K = c⁴(H₂O) / c⁴(H₂)。生成物写在分子上,反应物写在分母上,C 把它们写反了;D 漏掉了指数。
- 8多选
工业上用 (ΔH < 0)合成甲醇。在一定条件下达到平衡后,下列措施中,能使平衡向正反应方向移动的有哪些?(选出所有正确答案)
可能有不止一个正确选项,选好后点“提交”。
解析正反应气体分子数减少(3 个变成 1 个),压缩体积使压强增大,平衡向气体分子数减少的方向,即正反应方向移动。移走生成物,平衡也正向移动。正反应放热,升温使平衡逆向移动。催化剂只加快速率,不使平衡移动。容积不变时充入氩气,各气体的浓度都不变,平衡不移动。
- 9单选
K₂Cr₂O₇ 溶液中存在平衡: ( 呈黄色, 呈橙色)。向橙色的 K₂Cr₂O₇ 溶液中滴加几滴 NaOH 溶液,颜色会?
- 10单选
对于正反应放热的可逆反应,其他条件不变,升高温度后,平衡常数 K 会?
解析K 只随温度变化,和浓度、压强无关。升温使平衡向吸热方向(逆反应方向)移动,平衡时生成物减少、反应物增多,K 减小。以合成氨为例(ΔH = −92.2 kJ/mol),400 °C 时 K = 0.50,估算升高到 500 °C 时 K 约为 0.059。