题目内容

在体积为1L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),反应焓变为△H,其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
T℃70080085010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题:
(1)该反应的△H______零(选填“>”或“<”)
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是______
A.容器中压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.V(H2)=V(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(3)若上述反应以CO和H2O蒸汽为起始反应物,在T℃时CO和H2O浓度变化如图所示,则0-4min的平均反应速率v(CO2)=______mol/,T=______℃.

【答案】分析:(1)根据温度升高平衡常数的变化判断平衡移动的方向,以此判断反应热;
(2)根据平衡时正逆反应速率相等,各物质的浓度不变分析;
(3)根据图象中浓度的变化计算反应速率,根据根据平衡时各物质的浓度计算平衡常数,以此判断反应温度.
解答:解:(1)由表中数据可知,温度升高,平衡常数增大,说明升高温度平衡向正反应移动,则正反应吸热,△H>0,
故答案为:>;
(2)A.由于气体反应前后的化学计量数不变,则无论是否达到平衡状态,压强都不变,所以容器中压强不变不能作为判断的依据,故A错误;
B.当达到化学平衡时,混合气体中c(CO)不变,故B正确;
C.V(H2)=V(H2O),说明达到平衡状态,故C正确;
D.c(CO2)与c(CO)的大小关系取决于反应起始时的物质的量的多少,不能作为判断是否达到平衡的依据,故D错误,
故答案为:BC;
(3)化学反应速率之比等于化学计量数之比,
则0-4min的平均反应速率v(CO2)=v(CO)==0.03mol/(L?min),
平衡时各物质的浓度根据反应的化学方程式计算:
          CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始:0        0              0.2mol/L    0.3mol/L
转化:0.12mol/L  0.12mol/L      0.12mol/L   0.12mol/L            
平衡:0.12mol/L  0.12mol/L      0.08mol/L   0.18mol/L
k==1.0
根据表中数据可知温度为850℃,
故答案为:0.03;850.
点评:本题考查化学平衡状态的判断以及有关计算,题目难度不大,注意平衡状态的计算和利用.
练习册系列答案
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年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是
C
C
.(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
2H2↑+O2↑    B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
   TiO2   
.
太阳光
2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2O
高温
CO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
①从3min到10min,v(H2)=
0.11
0.11
mol/(L?min).
②能说明上述反应达到平衡状态的是
D
D
(选填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是
CD
CD
(选填编号).
A.升高温度B.恒温恒容充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离    D.恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2
④相同温度下,如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L,则起始时应向容器中充入1mol CO2
3.58
3.58
mol H2,平衡时CO2的转化率为
86.1%
86.1%

(参考数据:
7
=2.64;
448
=21.166.计算结果请保留3位有效数字.)
(3)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一.
2CO2(g)+6H2(g)→CH3OCH3(g)+3H2O.有人设想利用二甲醚制作燃料电池,
以KOH溶液做电解质溶液,试写出该电池工作时负极反应的电极反应方程式
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
(2013?珠海模拟)甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池.
(1)为探究用 CO2 来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为 1L 的密闭容器中,充入 1molCO2 和 3molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图.请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=
0.225mol/(L?min)
0.225mol/(L?min)

②能够说明该反应已达到平衡的是
AC
AC

A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
C.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH
③下列措施中能使平衡混合物中 n(CH3OH)/n(CO2) 增大的是
CD
CD

A.加入催化剂
B.充入 He(g),使体系压强增大
C.将 H2O(g)从体系中分离
D.降低温度
④求此温度(t1)下该反应的平衡常数 K1=
5.33
5.33
(计算结果保留三位有效数字).
⑤另在温度(t2)条件下测得平衡常数 K2,已知t2>t1,则K2
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(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H 1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=
1
2
(△H1-△H2
1
2
(△H1-△H2
.(用含△H1、△H2 的式子表示)
以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工.
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ?mol-1
①该反应在常温下
不能
不能
自发进行(填“能”或“不能”);
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
bd
bd
(填字母,下同).
a.容器中的压强不变        b.1mol H-H键断裂的同时,断裂2mol H-O键
c.c(CO)=c(H2)        d.密闭容器的容积不再改变
③若在一容积不变的密闭容器中,发生上述反应,充入N2,则平衡
(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
若在一容积可变的密闭容器中,发生上述反应,充入N2,则平衡
正向
正向
(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 6
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为
0.13mol/(L.min)
0.13mol/(L.min)
(取小数点后两位);
②该反应为
放热
放热
(填“吸热”或“放热”)反应,实验2的化学平衡常数K=
0.17
0.17
(取两位有效数字)
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇.一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H<0.在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,下列条件能使上述反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是
c
c
(填写序号字母).
a.及时分离出CH3OH气体                
b.适当升高温度
c.保持容器的容积不变,再充入1mol CO2和3mol H2
d.选择高效的催化剂.
偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH32NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (I)
(1)反应(I)中氧化剂是
 

(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)═2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为
 
(填“吸热”或“放热”)反应.
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为△H.现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
 

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若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数
 
(填“增大”、“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s的平均反应速率v(N2O4)=
 
mol?L-1?s-1
(4)硝酸厂的尾气中含NO2和NO,直接排放将污染空气.目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
 

(5)氨气在纯氧中燃烧,也可生成上述反应(I)产物中的两种.科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是
 
(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为
 

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