题目内容
【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。
(1)用活性炭还原NO的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10 min和20 min各物质平衡浓度如表所示:
浓度mol/L 时间min | NO | N2 | CO2 |
0 | 10 | 0 | 0 |
10 | 5 | 2.5 | 2.5 |
20 | 2 | 4 | 0.25 |
①在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是____。
②在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。
(2)工业上由N2、H2来制备NH3。不同温度下,向三个相同的容器中投入相同的反应物进行反应,测得不同温度时平衡混合物中NH3的物质的量分数随压强增大而变化如图所示。
①M点的v正_______Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。
②图中三条曲线对应的温度分别为T1、T2、T3,其中温度最高的是____。
③恒温恒容条件下,能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的是____(填选项字母)
A. 2v(N2)=v(NH3) B.c2(NH3)/[c(N2)c3(H2)]保持不变
C.反应器中的压强不再发生变化 D.3 molH-H键断裂的同时,有2molN-H键断裂
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系 v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是______。
【答案】分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度) > > T3 BC 2k2·Kp BD
【解析】
(1)②根据浓度商Qc和平衡常数K的关系,判断平衡移动;
(2)①Q、M两点在同一等温曲线上,但M点压强高,根据压强对化学反应速率的影响作答;
②合成氨反应是气体体积减小的放热反应,根据温度对平衡的影响作答;
③反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各物质的浓度,百分含量不变,以及由此衍生的一些物理量不变,据此判断;
(3)达到平衡时,正逆反应速率相等,满足平衡条件v(NO2)=2 v(N2O4),即为平衡点。
(1)根据表中数据,10min改变条件后,到20min,重新达到平衡,NO的浓度减少3mol·L-1,N2的浓度增加了1.5mol·L-1,符合化学计量数之比,CO2的浓度理应增加,现在CO2的浓度减少了2.25mol·L-1,说明10min改变的条件是分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度);
②根据表中的数据,此温度下,该反应的平衡常数;20min时,保持温度和容器的体积不变充入NO和N2,浓度增加为原来的两倍,c(NO)=4mol·L-1,c(N2)=8mol·L-1,则此时的浓度商;Qc小于K,平衡正向移动,则v正>v逆;
(2) 合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0;
①Q、M两点在同一等温曲线上,但是M点压强高;其他条件一定时,压强越大,化学反应速率越大,因此M点的正反应速率大,则M点的v正>Q点的v正
②合成氨反应是正向气体体积减小的放热反应,其他条件一定时,温度升高能使化学平衡逆向移动,则NH3的含量越小,根据图像可知,T1、T2、T3中温度最高的是T3;
③A.2v(N2)=v(NH3),不能说明正反应速率等于逆反应速率,因此不能判断该反应是否达到平衡,A不符合题意;
B.是该反应的化学平衡常数的表达式,其值不变,说明该反应达到了最大限度,故反应达到了平衡,B符合题意;
C.在恒温恒容条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,合成氨反应正反应是气体分子数减小的反应,若压强不变,说明气体的物质的量不变,反应达到平衡,C符合题意;
D.H-H键断开表示的是正反应速率,N-H键断裂表示逆反应速率;若反应达到平衡,断开3molH-H键的同时,应该有6molN-H键断裂,现只有2molN-H键断裂,说明反应未达到平衡,D不符合题意;
答案选BC;
(3)NO2的消耗速率表示的是正反应速率;N2O4的消耗速率表示的是逆反应速率;当反应达到平衡时,正逆反应速率相等,用不同的物质表示时,其数值之比等于计量数之比,则v(NO2)=2v(N2O4);根据关系式,有 k1·p2(NO2)= 2k2·p(N2O4),,该反应的平衡常数,联立两式,可得k1=2k2·Kp;
达到平衡时,v(NO2)=2v(N2O4),B、D两点表示的速率恰好满足,因此达到平衡的点为BD。
【题目】T℃时,在容积均为0.5L的两个密闭容器中发生:2A(g)+B(g)2C(g)△H=﹣Q kJ/mol (Q>0),6min后,容器①中反应达平衡,有关数据如下表,下列叙述中正确的是
容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达平衡时体系能量的变化 | ||
A | B | C | ||
① | 2 | 1 | 0 | 0.75QkJ |
② | 0.4 | 0.2 | 1.6 |
A. 0-6min,v(A)=0.25mol/(L·min)
B. ②中达平衡时放出的热量为0.05QkJ
C. 其他条件不变,若容器②保持绝热恒容,则达到平衡时C的体积分数小于2/3
D. 若①达平衡后,再通入1molA与0.5molB,再达平衡时A的转化率增大