题目内容

如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：，它所对应反应的化学方程式是

_________________________________。

（2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：

物质

H2

CO

CH3OH

浓度（mol/L）

0.2

0.1

0.4

 

①该时间段内反应速率v(H2)=      

②比较此时正、逆反应速率的大小：v正        v逆（填“>”、“<”或“=”）

③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向       (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K           (填“增大”、“减小” 或“不变”)。

（3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是        。

 反应

大气固氮

工业固氮

温度/℃

27

2000

25

350

400

450

K

3.84×10-31

0.1

5×108

1.847

0.507

0.152

 

A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行

B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大

C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全

D．K越大说明合成氨反应的速率越大

 

【答案】

（1） C+H2O (g) CO + H2     （2分）              

（2）①0.08mol/(L·min)   ② ＞    ③ 正向 ，不变  （各1分，共4分） 

（3）BC    （2分）

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据平衡表达式可知，生成物为CO、H2，反应物含有H2O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据原子守恒可知，另一反应物为固体C，因此该反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）。

（2）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化为0.4mol/L，所以用甲醇表示的反应速率v（CH3OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L•min）。又因为速率之比等于化学计量数之比，故v（H2）＝2v（CH3OH）＝2×0.04mol/（L•min）＝0.08mol/（L•min）。

②10min时，CO的浓度为0.1mol/L，氢气的浓度为0.2mol/L，甲醇的浓度为0.4mol/L，故此时的浓度商，小于平衡常数160，故反应向正反应进行，即v正＞v逆。

③容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动，故平衡向正反应移动；平衡常数只受温度影响，与压强无关，温度不变，平衡常数不变。

（3）A、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应进行的难易程度无关，故A错误；B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小，没有实际意义，故B正确；C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高，反应越完全，故C正确；D、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应速率无关，故D错误

考点：考查可逆反应速率、平衡常数的计算与应用以及外界条件对反应速率和平衡状态的影响等

 

练习册系列答案
相关题目
实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）该产业链中属于高中阶段常见的在低温下能自发进行的反应是：
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3
N2+3H2?2NH3或NH3+HNO3═NH4NO3

（2）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：
K=
c(H2)c(CO)
c(H2O)
它所对应的化学反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）

（3）已知在一定温度下，
C（s）+CO2（g）?2CO（g）平衡常数K1；
CO（g）+H2O（g ）?H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）  平衡常数K3；
则K1、K2、K3之间的关系是：
K3=K1×K2
K3=K1×K2
．
（4）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
该反应的正反应方向是
放热
放热
反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：
75%
75%
．
（5）从图1看出氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等．已知NO2和N2O4的结构式分别是和．实验测得N-N键键能为167kJ?mol-1，NO2中氮氧键的键能为466kJ?mol-1，N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ?mol-1．请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式
2NO2（g）?N2O4（g）△H=-57kJ?mol-1
2NO2（g）?N2O4（g）△H=-57kJ?mol-1
．对反应N2O4（g）?2NO2（g），在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示．下列说法正确的是
D
D
．
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（6）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的上述产业链中一产品化肥硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中所有分子和离子（ 除水和氨分子外）等微粒从大到小的顺序是
c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（NH3?H2O）＞c（OH-）＞c（H+）
c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（NH3?H2O）＞c（OH-）＞c（H+）
．
（7）以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
．
如图1是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K=
[H2][CO]
[H2O]

它所对应的化学反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）

（2）已知在一定温度下，各反应的平衡常数如下：
C（s）+CO2（g）?2CO（g），K1                　 ①
CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），K2  　　　　  ②
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g），K3   　　　　　 ③
则K1、K2、K3，之间的关系是：
K3=K1×K2
K3=K1×K2
．
反应①的平衡常数K随温度的升高而
增大
增大
（增大/减小/不变）．
一定温度下，在三个容积均为2L的容器中均进行着③反应，各物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示．请填写表中相应的空格．
容器编号 n（C）mol n（H2O）mol n（CO）mol n（H2）mol v正、v逆比较
Ⅰ 0.2 0.12 1.20 0.20 v正=v逆
Ⅱ 0.16 0.20 0.40 0.80 v正
＞
＞
v逆
简述理由：
Q=
0.2×0.4
0.1
=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向进行，所以v正＞v逆
Q=
0.2×0.4
0.1
=0.8＜1=K，Q＜K 平衡向正方向进行，所以v正＞v逆

（3）该产业链中氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等．对反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞O，在温度为T1、T2时，平衡体系中N02的体积分数随压强变化曲线如图2所示．下列说法正确的是
D
D
 
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（4）如果（3）中的反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2O4、NO2的量），反应速率v与时间t关系如右图所示．图中t4时引起平衡移动的条件可能是
增大压强
增大压强
；图中表示平衡混合物中NO2的含量最高的一段时间是
t3～t4
t3～t4
．
（2013?闸北区二模）如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：K=
C(H2)?C(CO)
C(H2O)
，它所对应反应的化学方程式是
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
．
（2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160．此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：
物质 H2 CO CH3OH
浓度（mol/L） 0.2 0.1 0.4
①该时间段内反应速率v（H2）=
0.08mol/（L?min）
0.08mol/（L?min）

②比较此时正、逆反应速率的大小：v正
＞
＞
v逆（填“＞”、“＜”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向
正向
正向
（填“逆向”、“正向”或“不”）移动，平衡常数K
不变
不变
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题．自然界中存在天然的大气固氮过程：N2（g）+O2（g）→2NO （g）-180.8kJ，工业合成氨则是人工固氮．
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是
BC
BC
．
 反应 大气固氮 工业固氮
温度/℃ 27 2000 25 350 400 450
K 3.84×10-31 0.1 5×108 1.847 0.507 0.152
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大．
如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：K=，它所对应反应的化学方程式是    ．
（2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160．此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：
物质H2COCH3OH
浓度（mol/L）0.20.10.4
①该时间段内反应速率v（H2）=   
②比较此时正、逆反应速率的大小：v正    v逆（填“＞”、“＜”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向    （填“逆向”、“正向”或“不”）移动，平衡常数K    （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题．自然界中存在天然的大气固氮过程：N2（g）+O2（g）→2NO （g）-180.8kJ，工业合成氨则是人工固氮．
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是    ．
 反应大气固氮工业固氮
温度/℃27200025350400450
K3.84×10-310.15×1081.8470.5070.152
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网