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逆(A)=2v正(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。
(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 |
(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正(CO) = v逆(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总,n总=____ 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 。
(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS?、S2?的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。试分析:
①B曲线代表 分数变化(用微粒符号表示);滴加过程中,溶液中一定成立:
c(Na+)= 。
②M点,溶液中主要涉及的离子方程式 。
(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 |
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 。