题目内容
【题目】某温度时,在一容积为1L的密闭容器中,加入0.4 mol的N2和1.2 mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(B)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,5min 时达到平衡,反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示:
请回答下列问题:
(1) 根据如图,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(N2)=_________。
(2) 该反应的化学平衡常数表达式为__________________。
(3) 反应达到平衡后,第5min末保持其他条件不变,若改变反应温度,则NH3的物质的量浓度不可能为_________(填序号)。
A.0.80mol·L-1 B.0.25mol·L-1 C.0.20mol·L-1 D.0.08mol·L-1
(4) 反应达到平衡后,第5 min末保持其他条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡移动_________(填“向右”、“向左”或“不”,化学平衡常数_________( 填“增大”、“减少”或“不变”)
【答案】 0.02 mol·L-1·min-1 K= A、C 向右 不变
【解析】(1)由图可知,达到平衡时氨气增加0.20mol/L,其反应速率=0.20mol/L÷5min=0.04 mol·L-1·min-1,同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比,所以氮气的反应速率是氨气的一半,为0.02 mol·L-1·min-1;(2)根据方程式可知该反应的化学平衡常数K=;(3)该反应是可逆反应,所以反应物不能完全转化为生成物,因此氨气的浓度不可能为0.8mol/L;该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,降低温度,平衡向正反应方向移动,所以氨气的浓度不可能为0.20mol/L,答案选AC;(4)该反应是气体体积减小的反应,把容器的体积缩小一半,增大了反应体系的压强,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1 = -aKJ/mol
C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH2= -bKJ/mol
试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式_________________________________。
(2)利用CO2及H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:
甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= — 53.7kJ·mol-1 平衡常数K1
乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H= + 41.2kJ·mol-1 平衡常数K2
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1、K2的表达式表示),该反应△H_____0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。
③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。下列四组实验,控制CO2和H2初始投料比均为1:2.2,经过相同反应时间(t1min)。
温度(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) | 综合选项 |
543 | Cu/ZnO纳米棒材料 | 12.3 | 42.3 | A |
543 | Cu/ZnO纳米片材料 | 11.9 | 72.7 | B |
553 | Cu/ZnO纳米棒材料 | 15.3 | 39.1 | C |
553 | Cu/ZnO纳米片材料 | 12.0 | 70.6 | D |
由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为___________(填字母符号)。
(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。下图为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。
①0~5min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为_________________。
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。