题目内容
【题目】在一固定容积为2 L的密闭容器中加入2 molA和3 molB,保持温度为30℃,在催化剂存在的条件下进行下列反应:2A(g)+3B(g) 3C(g),2分钟达到平衡,生成1.5 mol C,此时,平衡混合气中C的体积分数为ω1;若将温度升高到70℃后,其他条件均不变,当反应重新达到平衡时,C的物质的量为2.1 mol,体积分数为ω2,请回答下列问题,
(1)该反应在30℃时平衡常数K1=_________ ,焓变△H_______0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)从反应开始到达到化学平衡状态v(A)____________mol/(L·min)
(3)该反应在70℃时平衡常数为K2,则 K1_______K2(填“>”、“=”或“<”)
(4)可以判断2A(g)+3B(g) 3C(g) 反应已经达到平衡(____)
A.2v(B)=3v(A)
B.密闭容器中总压强不变
C. 密闭容器中混合气体的密度不变
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶3∶3
【答案】4 > 0.25 < BD
【解析】
(1)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,据此利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算;根据温度对平衡状态的影响分析判断;
(2)根据v=△n/(V·△t)计算v(C),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(A);
(3)根据温度对平衡状态的影响分析判断;
(4)化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变、含量不变,由此衍生的一些物理量也不变,据此结合选项判断。
(1)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,C的平衡浓度为1.5mol÷2L=0.75mol/L,则:
2A(g)+3B(g)3C(g)
开始(mol/L):1 1.5 0
变化(mol/L):0.5 0.75 0.75
平衡(mol/L):0.5 0.75 0.75
故30℃平衡常数k=0.753/(0.52×0.753)=4
由题意可知,升高温度平衡时C的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,即△H>0;
(2)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,C的平衡浓度为1.5mol÷2L=0.75mol/L,用C表示的反应速率是0.75mol/L÷2min=0.375mol/(Lmin)。反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(A)=2/3v(C)=2/3×0.375mol/(Lmin)=0.25mol/(Lmin);
(3)升高温度平衡向正反应方向移动,说明温度越高平衡常数越大,故K1<K2;
(4)A.未指明正逆速率,不能说明到达平衡,故A错误;
B.随反应进行,反应混合物的物质的量减小,压强降低,密闭容器中总压强不变,说明到达平衡,故B正确;
C.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,容器中混合气体的密度始终不变,不能说明到达平衡,故C错误;
D.混合气体的总质量不变,随反应进行,反应混合物的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量增大,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明到达平衡,故D正确;
E.平衡时各组分的物质的量之比不一定等于化学计量数之比,与开始的物质的量及转化率有关,当n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶3∶3时不能说明到达平衡,故E错误;
故答案为BD。
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【题目】CO2回收与利用是环境科学家研究的热点课题。利用CO2制备合成气(CO、H2),再制备高值产品,如甲醇等,也可以利用CO2直接制备甲醇等产品。
(1)已知几种反应的正反应活化能(E1)、逆反应活化能(E2)如表所示:
序号 | 化学反应 | E1/(kJ·mol-1) | E2/(kJ·mol-1) |
① | 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) | 1954 | 2519 |
② | H2(g)+ | 685 | 970 |
③ | 2CH3OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) | 3526 | 4978 |
在相同条件下,起始反应最快的是____(填序号)。由H2和CO合成气态甲醇的热化学方程式为________。
(2)T1℃下,在2L恒容密闭容器中充入0.20mol CO和0.60mol H2合成CH3OH,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,经5min恰好达到平衡,CH3OH的浓度是0.05mol·L-1。
①T1℃时,以H2表示的反应的平均速率为___,平衡常数K=____。
②(T1+100)℃时,在1L恒容密闭容器中充入0.10molCO、0.20molH2和0.30mol CH3OH,此时反应将____(填“向左移动”“向右移动”“达到平衡”或“无法判断”)。
(3)CO2和H2在催化剂作用下反应,可以直接合成甲醇:CO(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0,测得相同时间内甲醇产率与温度的关系如图所示。
①温度在800℃时甲醇产率最高的主要原因是/span>____。
②下列措施能提高CO2平衡转化率的是____(填字母)。
A.升温 B.加压 C.加入催化剂 D.增大H2浓度
(4)利用电解法在酸性条件下将CO2和H2O转化或CO和H2,阴极反应式之一为CO2+2e-+2H+=CO+H2O,其机理如下:①CO2+2e-+H2O===CO+2OH-(慢反应);②OH-+CO2=HCO3-(快反应);③HCO3-+H+=CO2+H2O(快反应)。其中水的作用是___;控制阴板反应速率的反应是___(填序号)。
【题目】利用右图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是( )
选项 | ① | ② | ③ | 实验结论 | 实验装置 |
A | 稀硫酸 | Na2S | AgNO3与AgCl的溶液 | Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S) | |
B | 浓硫酸 | 蔗糖 | 溴水 | 浓硫酸具有脱水性、氧化性 | |
C | 稀盐酸 | Na2SO3 | Ba(NO3)2 溶液 | SO2与可溶性钡盐均可以生成白色沉淀 | |
D | 浓硝酸 | Na2CO3 | Na2SiO3溶液 | 酸性:硝酸>碳酸>硅酸 |
A. A B. B C. C D. D