题目内容

工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)+Q
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号，下同)________。

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
①由表中数据判断该反应Q________(填“>”、“＝”或“<”)0；
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol/L，则CO的转化率为________，此时的温度为________。
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。
a．升温；b．加入催化剂；c．增加CO的浓度；d．加入H2加压；e．加入惰性气体加压；f．分离出甲醇
（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由：___________________________________________________。

（1）CD
（2）①>   ②80%；250℃
（3）df （2分）
（4）选Z，温度要求低，反应速率快。（2分）

解析试题分析：（1）A．无论反应是否达到平衡状态，生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能作为判断平衡状态的依据，错误；B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，错误；C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，正确；D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，正确；故选CD；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，而放出的热量Q>0；
②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率= n(CO)(反应)/ n(CO)(反应开始)×100%=(1?0.4)mol÷2mol×100%=80%
CO（g）+2H2（g）≒CH3OH（g）单位为mol/L
反应开始(mol/L)  1       3           0       
反应(mol/L)       0.8     1.6         0.8
平衡(mol/L)       0.2     1.4        0.8
平衡常数K="0.8" / 0.2(1.4)2 =2.04，所以温度是250℃。
（3）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；b．催化剂对平衡移动无影响，故错误；c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故错误；d．加入H2加压，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，故错误；f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；故选df．
（4）因为T1＞T2＞T3，所以温度越低平衡常数越大，反应物转化率越大，又催化剂同等程度加快反应速率，所以既能在低温下作用又能加快反应速率的催化剂最好选用Z。
考点：本题考查的是化学反应原理知识。

练习册系列答案
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导致空气污染的主要原因来自于化石燃料燃烧、硫酸工业和汽车尾气的排放；致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大气中。利用化学反应原理研究治理环境污染的方法是当前环保工作的重要研究内容之一。
（1）反应是硫酸工业中的重要反应；提高SO2的平衡转化率有利于减少尾气排放：已知该反应是放热反应；当该反应处于平衡状态时，为了提高SO2的转化率：下列可采用的措施是
A．加入V2O5作催化剂   B．通入过量空气   C．高温   D．增大压强
（2）一定条件下，向2L密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和0.2SO3(g),2min后反应达到平衡时,测得SO2的转化率为50%，则该可逆反应的平衡常数K=_________；用O2的浓度变化表示从O-2min内该反应的平均速率v=_________；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，则重新达到平衡时SO2的总转化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是
A．          B．容器内压强保持不变．
C．   D．容器内物质的密度保持不变．
（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染， 请写出CH4与NO反应的化学方程式：_________；温度为T1时在密闭容器中研究CH4催化还原氮氧化物的反应，反应过程中产物N2的物质的量随时间的变化曲线如图所示，请在图中补画出温度为T2(T2>T1)时，n(N2)的变化曲线（已知该反应是放热反应）。

在某一容积为5 L的密闭容器内，加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）  ΔH＞0，反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：

（1）根据图上数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为v（CO）＝          mol/（L·min）-1，该温度下的平衡常数K＝            。
（2）在体积不变的条件下，改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        （填字母）
A升高温度；B降低温度；C增大压强；D减小压强；E加入催化剂；G移出一氧化碳气体
（3）如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2，在相同的条件下，反应达平衡时，c（CO）＝                 mol/L。
（4）若保持温度和容器的体积不变，在（1）中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，CO的转化率        （填“升高”、“降低”还是“不变”），CO2的质量分数        （填“升高”、“降低”还是“不变”）。
（5）在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得c（CO）＝c（H2O）＝0.09mol/L,c（CO2）＝c（H2）＝0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态        （填“是”或“否”）,若没有处于平衡状态则该反应向        移动。（填“正方向”或“逆方向”）

在体积固定的密闭容器中，进行如下化学反应：N2O4（g）2NO2（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t /℃
80
100
120
K
1.80
2.76
3.45
 
请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K＝                       。
（2）该反应为           反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）判断该反应达到化学平衡状态的依据是               。
A．容器内混合气体密度不变
B．混合气体中c（NO2）不变
C．0.5mol N2O­4分解的同时有1 mol NO2生成
（4）在80℃时，将2.80molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中，一段时间后对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

0
20
40
60
80
100
n（N2O4）
2.80
A
2.00
c
d
1.60
n（NO2）
0
0.96
b
2.08
2.40
2.40
 
①b的值为           ；
②N2O4的平衡转化率为               ；
③20s～40s内用N2O4表示的平均反应速率υ（N2O4）＝            。

活性炭可处理大气污染物NO。T℃时，在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉，发生反应生成两种气体A和B，测得各物质的物质的量如下：

 
活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
起始状态
2.030
0.100
0
0
2 min时
2.000
0.040
0.030
0.030
 
（1）2 min内，用NO表示该反应的平均速率v(NO)＝______mol·L-1·min-1。
（2）该反应的化学方程式是______；T℃时，它的平衡常数K＝9/16，则2 min时反应______（填“是”或“不是”）平衡状态；已知升高温度时，K增大，则该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）为了提高反应速率和NO的转化率，可采取的措施是______。

氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2(s)+6C(s)+ 2N2(g)  Si3N4(s)  + 6CO(g)
（1）该反应的氧化剂是               ，2molN2参加反应转移电子数为               ；
（2）该反应的平衡常数表达式为K＝　　　　　         　；
（3）若CO的生成速率为v(CO)＝18mol·L-1·min-1，则N2的消耗速率为v(N2)＝         
（4）达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、CO的量），反应速率v与时间t的关系如图。图中t4时引起平衡移动的条件可能是                     ；图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是           。

（5）若该反应的平衡常数为 K＝729，则在同温度下1L密闭容器中，足量的SiO2和C与2mol N2充分反应，则N2的转化率是              (提示：272 = 729)

氨气是重要化工产品之一。传统的工业合成氨技术的反应原理是：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4 kJ/mol。在500 ℃、20 MPa时，将N2、H2置于一个固定容积的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的量浓度变化如图所示，回答下列问题：

（1）计算反应在第一次平衡时的平衡常数K＝           。（保留二位小数）
（2）产物NH3在5～10 min、25～30min和45～50 min时平均反应速率（平均反应速率分别以v1、v2、v3表示）从大到小排列次序为                      。
（3）H2在三次平衡阶段的平衡转化率分别以α1、α2、α3表示，其中最小的是     。
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是____________，采取的措施是____________
（5）请在下图中用实线表示25～60min 各阶段化学平衡常数K的变化图像。

K
 

  

 

在容积为1 L的密闭容器中，进行如下反应： A(g)＋2B(g) C(g)＋D(g)，在不同温度下，D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。

请回答下列问题：
（1）700℃时，0～5min内，以B表示的平均反应速率为_______。
（2）能判断反应达到化学平衡状态的依据是__________。
A．容器中压强不变      B．混合气体中c(A)不变
C．v正(B)＝2v逆(D)       D．c(A)＝c(C)
（3）若最初加入1.0 mol A和2.2 mol B，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K＝___        _______，该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。
（4） 800℃时，某时刻测得体系中物质的量浓度如下：c(A)＝0.06 mol/L，c(B)＝0.50 mol/L，c(C)＝0.20 mol/L，c(D)＝0.018 mol/L，则此时该反应______      ____(填“向正方向进行”、“向逆方向进行”或“处于平衡状态”)。

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器编号
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡的时间/min
达到平衡时体系能量的变化/kJ
CO
H2O
CO2
H2
①
650
1
2
0．4
0．4
5
16．4
②
650
2
4
 
 
t1
Q1
③
900
2
4
1．6
1．6
t2
Q2
(1)计算容器②中反应的平衡常数K=_____________(计算结果保留两位小数)。
(2)容器③中反应达平衡时，CO的转化率为____________。
(3)容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率=__________。
(4)该反应的正反应为_______（填“吸热”或“放热”）反应，理由是____________。
(5)下列叙述正确的是____________（填字母序号）。
a．平衡时，容器①和容器②中CO2的体积分数相等
b．反应达平衡状态时，Q2＞Q1＞32．8kJ
c．达到平衡的时间：t2＞t1＞2．5min
d．该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H= -41kJ/mol

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