题目内容
【题目】已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,化学反应③CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g),其平衡常数为K3,在温度为973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度 | K1 | K2 |
973 K | 1.47 | 2.38 |
1173 K | 2.15 | 1.67 |
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式_____,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有____。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中CO的浓度
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲t2时刻改变的条件是___。②图乙t2时刻改变的条件是__。
【答案】吸热 K3= 吸热 CE 增大压强(或使用催化剂) 降低温度(或设法分离出H2)
【解析】
(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热;
(2)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=,K2=,K1=,所以K3=;从表中数据可知,K1随温度升高增大,K2随温度升高减小,则随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动,反应③是吸热反应;
(3)A. 缩小反应容器容积,压强增大,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故A错误;
B. 扩大反应容器容积,压强减小,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故B错误;
C. 正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D正确;
D. 使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故E错误;
E. 设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动,即平衡正向移动,故F正确,
所以答案选CE;
(4))①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,化学反应速率加快,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量。
【题目】某化学兴趣小组开展模拟工业合成氨的制备实验,在2 L密闭容器内,t℃时发生反应:N2 (g)+3 H2 (g) 2 NH3 (g),在体系中,n(N2)随时间的变化如下表:
时间(min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
N2的物质的量(mol) | 0.20 | 0.10 | 0.08 | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
(1) 上述反应在第5min时,N2的转化率为___________________ ;
(2) 用H2表示从0~2 min内该反应的平均速率v(H2)=______________________;
(3) t℃时,在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果,判断该反应进行快慢的顺序为________________________(用字母填空,下同);
a.v(NH3)=0.05 mol L-1-min-1 b.v(H2)=0.03 mol L-1-min-1
c.v(N2)=0.02mol L-1-min-1 d.v(H2)=0.001 mol L-1- s -1
(4) 下列表述能作为上述实验中可逆反应N2 (g)+3 H2 (g) 2 NH3 (g) 达到化学平衡状态的标志是_________________________ ;
a. 反应速率v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2
b. 各组分的物质的量浓度不再改变
c. 混合气体的平均相对分子质量不再改变
d. 混合气体的密度不变
e. 单位时间内生成n mol N2的同时,生成3n mol H2。
f. v(N2)消耗=2 v(NH3)消耗
g. 单位时间内3mol H﹣H键断裂的同时2mol N﹣H键也断裂
(5) 下列措施不能使上述化学反应速率加快的是_____________。
a.及时分离出NH3气体 b.适当升高温度
c.增大N2的浓度 d.选择高效催化剂