题目内容
工业上制取三氧化硫反应的热化学方程式为:
2SO2(g)十O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ·mol-1
(1)能够说明在恒温恒容条件下,上述反应已经达到化学平衡状态的是 (填序号)。
A.每生成1mol SO3的同时生成0.5mol O2
B.容器中混合气体的密度不变
C.SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2
D.容器中气体总压强不变
(2)400℃,1.01×105Pa下,上述反应中n(SO3)和n(O2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 (填序号)。
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡状态
C.点d和点e处的n(O2)相同
D.500℃,1.01×105Pa下,反应达到平衡时,n(SO3)比图中e点的值大
(3)已知该反应的K(400℃)=7200mol-1·L。在400℃时,容积为1.0L的密闭容器中充入0.05mol SO2(g)和0.03mol O2(g),反应一段时间后,有0.04mol SO3生成。此时,该反应 (填“是”、“否”或“无法判断”)达到化学平衡状态,理由是 。
(1)AD(2分)(2)AC(2分)
(3)否(2分),400℃时,浓度熵Q=1600mol-1·L,而K(400℃)=7200mol-1·L,Q<K,反应没有达到平衡状态;(2分)
解析试题分析:(1)A、每生成1mol SO3的同时生成0.5mol O2,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;B、容器是恒容的,无论反应是否达到平衡状态,混合物的质量始终不变,容器的体积不变,导致密度始终不变,所以不是达到平衡状态的标志,故B错误;C、SO2、O2与SO3的物质的量之比为2:1:2,这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关,不能确定是否达到平衡,故C错误;D、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应,当反应达到平衡状态时,各物质的量不变,导致容器中压强不随时间的变化而改变,故D正确;故选:AD;
(2)A.反应物浓度越大,反应速率越快,故a点时刻的正反应速率比b点时刻的大,故A正确;B.a、b、c三点未到达平衡状态,反应向正反应进行,故B错误;C.d、e两点处于平衡状态,温度相同,C(O2)相等,n(O2)相同,故C正确;D.该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,平衡时三氧化硫的物质的量减小,故D错误;故答案为:AC;
(3) 2SO2(g)十O2(g)2SO3
起始(mol/L) 0.05 0.03 0
反应(mol/L) 0.04 0.02 0.04
一段时间后(mol/L)0.01 0.01 0.04
400℃时,浓度熵Q==1600mol-1·L>K(400℃)=7200mol-1·L,反应没有达到平衡。
考点:考查化学平衡常数及化学平衡状态的判断、化学平衡图象。
已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数随温度变化如下表:
t/℃ | 700 | 800 | 850 | 1 000 | 1 200 |
K | 2.6 | 1.7 | 1.0 | 0.9 | 0.6 |
请回答下列问题:
(1)上述正向反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。(填编号)
A.容器中压强不变
B.c(CO2)=c(CO)
C.生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
D.混合气体的平均相对分子质量不变
E.混合气体的密度不变
(3)在850 ℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器中,其中向正反应方向进行的有________(选填A、B、C、D、E)。
| A | B | C | D | E |
n(CO2) | 3 | 1 | 0 | 1 | 1 |
n(H2) | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 |
n(CO) | 1 | 2 | 3 | 0.5 | 3 |
n(H2O) | 5 | 2 | 3 | 2 | 1 |
(4)在850 ℃时,可逆反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),在该容器内各物质的浓度变化如下:
时间 /min | CO2 (mol·L-1) | H2 (mol·L-1) | CO (mol·L-1) | H2O (mol·L-1) |
0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
3 | c1 | c2 | c3 | c3 |
4 | c1 | c2 | c3 | c3 |
则3 min~4 min平衡后c3=________mol·L-1,CO2的转化率为________。
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有 (选填A、B、C、D、E);
| n(CO) | n(H2O) | n(H2) | n(CO2) |
A | 1 | 5 | 2 | 3 |
B | 2 | 2 | 1 | 1 |
C | 3 | 3 | 0 | 0 |
D | 0.5 | 2 | 1 | 1 |
E | 3 | 1 | 2 | 1 |
(3)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常数K;K的表达式 ;
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 平衡常数K1;
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数K2;
则K、K1、K2之间的关系是: ;
(4)某温度下C(s)+CO2(g)2CO(g)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.c(CO2)=c(CO) B.K不变 C.容器中的压强不变
D.v正(CO)=2v正(CO2) E.c(CO)保持不变 F.混合气体相对分子质量不变
(5)如图1所示,在甲、乙两容器中都充入1molC和1molCO2,并使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g),并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中
CO2的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CO2的转化率随时间变化的图像。
图1 图2
活性炭可处理大气污染物NO。T℃时,在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉,发生反应生成两种气体A和B,测得各物质的物质的量如下:
| 活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol |
起始状态 | 2.030 | 0.100 | 0 | 0 |
2 min时 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
(1)2 min内,用NO表示该反应的平均速率v(NO)=______mol·L-1·min-1。
(2)该反应的化学方程式是______;T℃时,它的平衡常数K=9/16,则2 min时反应______(填“是”或“不是”)平衡状态;已知升高温度时,K增大,则该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)为了提高反应速率和NO的转化率,可采取的措施是______。
某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究。在25℃时,弱酸HA在水中部分电离,当HA浓度为时,其电离度为0.20(电离度=已电离的HA分子数/起始HA的总分子数);在苯中部分发生双聚,生成(HA)2。该平衡体系中,一元有机弱酸HA在溶剂苯(B)和水(W)中的分配系数为K,K=C(HA)B/C(HA)W=1.0,即达到平衡后,以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1:1;其他信息如下:
25℃平衡体系 | 平衡常数 | 焓变 | 起始总浓度 |
在水中,HA | |||
在苯中,2HA |
回答下列问题:
(1)计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K1=___________。
(2)25℃,该水溶液的pH为___________,(已知:1g2=0.3,lg3=0.5)在苯体系中HA的转化率为___________。
(3)在苯中,HA发生二聚:2HA(HA)2,反应在较低温度下自发进行,则___________0。
(4)25℃混合体系中,HA在苯中发生二聚,若测得某时刻溶液中微粒浓度满足=130,则反应向___________方向进行。
如图所示,甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动,甲中充入2 mol SO2和1 mol O2,乙中充入2 mol SO3和1 mol He,此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应达到平衡后,再恢复至原温度,回答下列问题:
(1)若固定隔板K,能表示甲容器中一定达到化学平衡的是
A.甲中气体的总压强不变 | B.各气体的物质的量浓度不变 |
C.混合气体的平均摩尔质量不变 | D.混合气体的密度不变 |
(2)达到平衡后隔板K是否可能处于0刻度 ________(填“可能”或“不可能”)。若K最终停留在0刻度左侧a处,则a一定小于________。
(3)若平衡时,K最终停留在左侧刻度1处,则甲中SO3的物质的量为________mol,乙中SO3的转化率________50%(填“>”、“<”或“=”),活塞F最终停留在右侧刻度______处(填下列序号:①<6 ②>6 ③=6)。
(4)若一开始就将K、F固定,其他条件均不变,甲平衡后压强变为开始压强的0.8倍,则甲、乙都达到平衡后,两容器的压强之比为P甲:P乙=
在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
K | 64.0 | 50.7 | 42.9 |
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选项,多选不得分)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(CO)=υ逆(CO2) d.c(CO2)=c(CO)
(4)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率
υ(CO)= ,CO的平衡转化率为: 。