题目内容
【题目】(1)在一定温度下,在固定体积的密闭容器中进行可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是________。
A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C.容器内的总压强不再随时间而变化 D.混合气体的密度不再随时间变化
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题:
时间/min | CH4/mol | H2O/mol | CO/mol | H2/mol |
0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
5 | a | 0.80 | c | 0.60 |
7 | 0.20 | b | 0.20 | d |
分析表中数据,判断5 min时反应是否处于平衡状态?______(填“是”或“否”),前5 min反应的平均反应速率v(CH4)=____________________。
(3)恒温恒容下,将2 mol 气体A和2 mol气体B通入体积为2L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s),2 min后反应达到平衡状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 mol/L。
①x=________。
②A的转化率与B的转化率之比为________。
【答案】C 是 0.02 mol·L-1·min-1 3 2:1
【解析】
(1)根据平衡状态的特征分析;
(2)根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析;根据反应速率=△c/△t计算;
(3)根据三段式计算。
(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。则
A.3v正(H2)=2v逆(NH3)不满足正逆反应速率相等,没有达到平衡状态,A不选;
B.单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2均是逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态,B不选;
C.正反应体积减小,容器内的总压强不再随时间而变化能说明反应达到平衡状态,C选;
D.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再随时间变化不能说明反应达到平衡状态,D不选;
答案选C。
(2)根据方程式CH4+H2O=CO+3H2结合表中数据可知c=0.2,所以5 min时反应已经处于平衡状态;前5 min内消耗甲烷是0.2mol,浓度是0.1mol/L,则反应的平均反应速率v(CH4)=0.1mol/L÷5min=0.02 mol·L-1·min-1。
(3) 2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)
起始量(mol) 2 2 0
转化量(mol) 1.6 0.8 0.8x
平衡量(mol) 0.4 1.2 0.8x
①C的浓度为1.2 mol/L,则1.2×2=0.8x,解得x=3。
②A的转化率与B的转化率之比为。
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