题目内容
【题目】“C化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:CO2 (g)+3H2(g)CH3OH g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol.
相关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1mol CO2(g)和3mol H2(g) | 1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g) |
平衡时c(CH3OH) | c1 | c2 |
平衡时转化率 | a | b |
平衡时能量变化 | 放出29.4kJ | 吸收 c kJ |
请回答:
①c1__c2(填“>”、“<”或“=”);c=__kJ.
②同温同体积甲、乙达平衡时:a+b=_____,若甲、乙为体积相同的绝热容器,达平衡时a+b__________
(2)压强为p1时,向体积为1L的密闭容器中充入b mol CO 和2b mol H2,发生反应CO (g)+2H2(g)CH3OH(g).平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示.请回答:该反应属于__(填“吸热”或“放热”)反应;p1 __p2(填“>”、“<”或“=”)
(3)一定条件下,治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0.在恒温容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合气体,发生上述反应.下列图象正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是__(选填字母).
【答案】 = 19.6 1 <1 放热 < b、c
【解析】(1)①应用恒温恒容条件下的乙的投料量极端转化为甲相当于投1molCO2(g)和3molH2(g),所以两者是等效平衡,所以c1=c2,甲、乙是等效平衡,则甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为49.0kJ,则c=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ;
②同温同体积甲、乙达平衡时,甲、乙为等效平衡,平衡时CO2的物质的量相等,令平衡时CO2为nmol,甲中CO转化率a==1-n,平衡时甲醇的物质的量=(1-n)mol,乙中参加反应的甲醇为nmol,乙中的转化率b=n,故a+b=1;将反应改为恒容绝热容器中进行,可看成在原恒温恒容平衡的基础上,因甲的正反应为放热反应,平衡会逆向进行,则反应转化率a<1-n,而乙的正反应为吸热反应,平衡将逆向进行,反应转化率b<n,故a+b<1;
(2)温度升高,一氧化碳的转化率下降,平衡正向移动,所以正反应是放热反应,图象分析可知相同温度下P2压强下一氧化碳转化率大于P1压强下一氧化碳转化率,反应是气体体积减小的反应,压强增大平衡正向进行,所以P1<P2;
(3)a.为物质的量随时间的变化,一氧化氮与二氧化碳浓度相等时,各组分浓度仍然继续变化,说明没有达到平衡状态,故a错误;b.为CO质量分数随时间变化,反应恰好总质量不变,则反应过程中一氧化氮与一氧化碳的物质的量之比会发生变化,当达到平衡状态时,一氧化氮与一氧化碳的物质的量之比不再变化,故b正确;c.反应物的转化率不变,说明达平衡状态,故c正确;故答案为bc。
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【题目】一定温度下,在三个恒容体积均为2.0L的容器中发生反应:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),下列说法正确的是( )
编号 | 温度(℃) | 起始/mol | 平衡/mol | 达到平衡 所需时间/s | |
PCl5(g) | PCl3(g) | Cl2(g) | |||
Ⅰ | 320 | 0.40 | 0.10 | 0.10 | t1 |
Ⅱ | 320 | 0.80 | t2 | ||
Ⅲ | 410 | 0.40 | 0.15 | 0.15 | t3 |
A. 平衡常数K:容器Ⅱ>容器Ⅲ
B. 反应到达平衡时,PCl5的转化率:容器Ⅱ>容器Ⅰ
C. 反应到达平衡时,容器I中的平均速率为v(PCl5)=0.1/t1 molL-1s-1
D. 容器Ⅲ中平衡后,等温条件下充入一定量He,平衡不发生移动