题目内容

已知2A(g)+B(g) 2C(g),向容积为1L的密闭容器中加入0.050 mol A和0.025mol B,在500℃时充分反应,达平衡后测得c(C)="0.040" mol·L-1,放出热量Q1kJ。
⑴能说明上述反应已经达到化学平衡状态的是     (填写序号)
a.v(C)=2v(B)              b.容器内压强保持不变
c.v(A)=2v(B)           d.容器内气体的密度保持不变
⑵若在相同的容器中只加入0.050 mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量Q2kJ,则Q1与Q2之间的关系式可表示为                  (用含Q1、Q2的代数式表示);
⑶500℃时,上述反应的化学平衡常数K=                 
⑷已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是     (填“放”或“吸”)热反应;若反应温度升高,A的转化率     (填“增大”、“减小”或“不变”);
⑸某温度下,A的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示,平衡状态由a变到b时,化学平衡常数K(A)         K(B)(填“>”、“<”或“=”)。

(1)bc (2)Q1=4Q2 (3)3200 (4)放热    减小 (5)=

解析试题分析:(1)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。选项a中不能确定反应速率的方向,因此不能确定是否达到平衡状态,a不正确;该反应是体积减小的可逆反应,反应过程中压强是减小的,所以当容器内气体的压强不再发生变化时可以说明达到平衡状态,b正确;c中反应速率的方向相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,可以说明达到平衡状态,c正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积内气体的质量和容器容积始终是不变的,即密度始终是不变的,因此选项d不能说明,答案选bc。
(2)若在相同的容器中只加入0.050 mol C,500℃时充分反应达平衡,则该平衡状态与题干中的平衡状态是相同的。原平衡中,达平衡后测得c(C)=0.040 mol·L-1,放出热量Q1kJ。则该该平衡状态中平衡时c(C)=0.040 mol·L-1,即消耗C的浓度是0.010 mol·L-1,所以Q1=4Q2
(3)               2A(g)+B(g) 2C(g)
起始浓度(mol/L)   0.050   0.025         0
转化浓度(mol/L)   0.040   0.020        0.040
平衡浓度(mol/L)   0.010   0.005        0.040
所以平衡常数K==3200
(4)已知:K(300℃)>K(350℃),这说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以该反应是放热反应;因此若反应温度升高,A的转化率减小。
(5)对于特定的可逆反应,平衡常数只与温度有关系,改变压强平衡不移动,则化学平衡常数K(A)=K(B)。
考点:考查化学平衡常数的计算、反应热的判断和计算、外界条件对平衡状态的影响以及平衡状态的判断等
点评:该题是高考中的常见考点和题型,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提升学生的学科素养。该题的难点是等效平衡的应用。

练习册系列答案
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“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了高热值的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。生产煤炭气的反应之一是:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)?131.4 kJ。
(1)在容积为3L的密闭容器中发生上述反应,5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5miin的平均反应速率为_________________________。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(选填编号)。
a.v(C)= v(H2O)   b.容器中CO的体积分数保持不变
c.c(H2)=c(CO)        d.炭的质量保持不变
(3)若上述反应在t0时刻达到平衡(如图),在t1时刻改变某一条件,请在右图中继续画出t1时刻之后正反应速率随时间的变化:

①缩小容器体积,t2时到达平衡(用实线表示);
②t3时平衡常数K值变大,t4到达平衡(用虚线表示)。
(4)在一定条件下用CO和H2经如下两步反应制得甲酸甲酯:
①CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)   ②CO(g) + CH3OH(g)HCOOCH3(g)
①反应①中CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是                                

②已知反应①中CO的转化率为80%,反应②中两种反应物的转化率均为85%,则5.04kgCO最多可制得甲酸甲酯        kg。

(14分)I.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  ΔH
一定温度下,在1.0 L密闭容器中放入1 mol C(s)、1 mol H2O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:

时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100 kPa
4.56
5.14
5.87
6.30
7.24
8.16
8.18
8.20
8.20
回答下列问题:
(1)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态      
A.混合气体的密度不再发生改变      B.消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2
C.ΔH不变                         D.v(CO) = v(H2)
(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n,n=____ mol;由表中数据计算反应达平衡时,反应物H2O(g)的转化率α =_____(精确到小数点后第二位)。
Ⅱ.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时:xSO2 (g)+2xCO(g)=2xCO2 (g)+Sx (s)     ΔH=ax kJ/mol     ①
2xCOS(g)+xSO2 (g)=2xCO2 (g)+3Sx (s)   ΔH=bx kJ/mol。    ②
则反应COS(g)生成CO(g)、Sx (s)的热化学方程式是                            
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(14 分)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:

物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=           
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H="2.8" kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=              
③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1~t2℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是                                   
(?代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)
④为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是                     
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2,则上述平衡向          (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)以CO2为原料可以合成多种物质。
①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成,写出其结构简式:                    
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为      

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