题目内容
【题目】氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备,其能量变化如图所示。
(1)该反应为可逆反应。在800℃时,若CO的起始浓度为2.0mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3.0mol·L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2mol·L-1,则此反应的平衡常数为___,随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是___。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)某温度下,该反应的平衡常数为K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是(________)
起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
c(H2O)/mol·L-1 | 0.010 | 0.020 | 0.020 |
c(CO)/mol·L-1 | 0.010 | 0.010 | 0.020 |
A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
B.平衡时,甲中和丙中H2O的转化率均是25%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.015mol·L-1
D.平衡时,乙中H2O的转化率大于25%
(3)一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后:
①加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化,且变化的倍数___(填“相等”或“不相等”)。
② 缩小体积使体系压强增大,则v(正)__,v(逆)__(填“增大”、“减小”或“不变”),v(正)变化的倍数___v(逆)变化的倍数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③恒温恒压,再通入一定量的He,达到新平衡时,N2的转化率__,c(H2)将__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】1 变小 CD 相等 增大 增大 大于 减小 减小
【解析】
(1)根据三段式计算化学平衡常数K,该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动;
(2)A.反应开始时,反应物浓度越大,反应速率越大;B.该反应前后气体计量数之和不变,增大压强,平衡不移动,根据三段式,结合化学平衡常数K=计算判断;C.该反应前后气体计量数之和不变,增大压强,平衡不移动;D.乙与甲相比较,相当于在甲的基础上通入H2O;据此分析判断;
(3)①催化剂能同等程度的改变正逆反应速率;②缩小体积使体系压强增大,v(正)、v(逆)都增大,平衡正向移动;③恒温恒压,再通入一定量的He,容器体积增大,相当于压强减小,据此分析解答。
(1) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L) 2.0 3.0 00
反应(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
化学平衡常数K===1,该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,化学平衡常数减小,故答案为:1;变小;
(2)A.反应开始时,反应物浓度越大,其反应速率越大,丙中反应物浓度最大、甲中反应物浓度最小,则化学反应速率丙中最快、甲中最慢,故A正确;
B.该反应前后气体计量数之和不变,增大压强平衡不移动,设甲中参加反应的c(H2O)=xmol/L,
CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)
开始(mol/L) 0.010 0.010 0 0
反应(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) 0.010-x 0.010-x x x
化学平衡常数K==,x=0.0025,水的转化率=×100%=25%,丙与甲相比,相当于甲缩小体积变为原来体积的一半,增大压强,平衡不移动,则甲丙中水的转化率相等,均为25%,故B正确;
C.丙与甲相比,相当于甲缩小体积变为原来体积的一半,增大压强,平衡不移动,平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,为0.0025mol/L×2=0.005mol/L,故C错误;
D.乙与甲相比较,相当于在甲的基础上通入H2O,则水的转化率下降,平衡时,乙中的水的转化率小于25%,故D错误;
故答案为:CD;
(3)①催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率,加催化剂,则v(正)、v(逆)都发生变化,且变化的倍数相等,故答案为:相等;
②缩小体积使体系压强增大,单位体积内活化分子个数增大,v(正)、v(逆) 都增大,但平衡正向移动,v(正)变化的倍数大于v(逆)变化的倍数,故答案为:增大;增大;大于;
③恒温恒压,再通入一定量的He,容器的体积增大,相当于反应体系的压强减小,平衡逆向移动,达到新平衡时,N2的转化率减小,c(H2)将减小,故答案为:减小;减小。