题目内容
7.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$.
(2)该反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”).
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC.
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O) d.c (CO2)=c (CO)
(4)830℃下,若物质的浓度关系是c (CO2)•c (H2)>c (CO)•c (H2O),则此时正反应速率与逆反应速率的关系是a.
a.v正>v逆 b.v正=v逆 c.v正<v逆 d.无法判断
(5)830℃下,在2L密闭容器中,加入2mol CO2 和2mol H2,该温度下反应10分钟达到平衡,其平衡常数K=1.0,则10分钟内v (H2)=0.05 mol/(L•min),平衡时CO2的转化率为50%.
分析 (1)化学平衡常数是指:一定温度下,可逆反应到达平衡时,生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比,固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出;
(2)由表中数据可知,升高温度平衡常数增大,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动;
(3)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡;
(4)830℃下,若物质的浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)>c(CO)•c(H2O),说明浓度商Qc<K=1,反应向正反应进行;
(5)由于 CO2、H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比,故平衡时二者浓度相等,由CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),可知平衡时CO(g)、H2O(g)浓度相等,结合平衡常数K=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$=1,可知平衡时c(CO2)=c(H2)=c(CO)=c(H2O),由碳元素守恒可知平衡时c(CO2)=c(CO)=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L,故c(H2)=0.5mol/L,再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(H2),转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%.
解答 解:(1)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$,故答案为:$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$;
(2)由表中数据可知,升高温度平衡常数增大,说明升高温度平衡正向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为吸热反应,
故答案为:吸热;
(3)A.反应前后气体的物质的量不变,恒温恒容下压强始终不变,故A错误;
B.混合气体中c(CO)不变,说明到达平衡,故B正确;
C.v(H2)正=v(H2O)逆 说明氢气的生成速率与消耗速率相等,反应到达平衡,故C正确;
D.平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关,c(CO2)=c(CO)不能说明到达平衡,故D错误,
故选:BC;
(4)830℃下,若物质的浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)>c(CO)•c(H2O),说明浓度商Qc<K=1,反应向正反应进行,则v正>v逆,
故选:a;
(5)由于 CO2、H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比,故平衡时二者浓度相等,由CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),可知平衡时CO(g)、H2O(g)浓度相等,结合平衡常数K=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$=1,可知平衡时c(CO2)=c(H2)=c(CO)=c(H2O),由碳元素守恒可知平衡时c(CO2)=c(CO)=$\frac{1}{2}$×$\frac{2mol}{2L}$=0.5mol/L,故c(H2)=0.5mol/L,
则v(H2)=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05 mol/(L•min),CO2转化率=$\frac{0.5mol/L}{\frac{2mol}{2L}}$×100%=50%,
故答案为:0.05 mol/(L•min);50%.
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、平衡常数及应用等,注意对平衡常数理解与灵活应用,注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡.
A. | 1:2:3 | B. | 6:3:2 | C. | 3:1:1 | D. | 1:1:1 |
A. | 2Q2>Q1=92.4kJ | B. | 2Q2=Q1=92.4kJ | C. | 2Q2<Q1<92.4kJ | D. | 2Q2=Q1<92.4kJ |
A. | 2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(1)△H=+890kJ•mol-1 | |
B. | CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=+890 kJ•mol-1 | |
C. | $\frac{1}{2}$CH4(g)+O2(g)═$\frac{1}{2}$CO2(g)+H2O(g)△H=-445 kJ•mol-1 | |
D. | CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H=-890 kJ•mol-1 |
A. | 碳和水反应吸收131.3kJ能量 | |
B. | 1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3kJ热量 | |
C. | 在298K时,1mol碳(s)和1molH2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸热131.3kJ | |
D. | 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1kJ |
时间t/s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3)/mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.2 | 0.2 |
(1)反应在前50s的平均速率v(PCl5)=0.0016mol/(L•s).
(2)温度为T时,该反应的化学平衡常数=0.025.
(3)上述反应到达平衡状态时,PCl3的体积分数为16.7%.
要提高平衡时PCl3的体积分数,可采取的措施有CD.
A.温度不变,压缩容器体积增大压强 B.使用高效催化剂
C.温度和体积不变,减小PCl5的起始量 D.体积不变,提高反应温度
(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5mol PCl5和a mol Cl2平衡时PCl5的转化率仍为20%,则a=0.1.
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),该反应的化学方程式是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl.
A. | C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O△H=-29.7 kJ/mol | |
B. | C2H5OH(l)+3O2 (g)=2CO2 (g)+3H2O(l)△H=+1366.2 kJ/mol | |
C. | C2H5OH(l)+3O2 (g)=2CO2 (g)+3H2O(g)△H=+29.7 kJ/mol | |
D. | C2H5OH(l)+3O2 (g)=2CO2 (g)+3H2O(l)△H=-1366.2 kJ/mol |