题目内容
【题目】一定温度下在体积为5L的密闭容器中发生某可逆反应,其化学平衡常数表达式为:K=。
(1)请写出该反应的化学方程式:___。
(2)恒温恒容条件下容器中气体的平均相对分子质量、气体的分子总数或混合气体的___不再随时间变化,都可说明该反应已达平衡状态。
(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图,t1时的突变一定是因为某种条件的改变,该改变不可能是___;
a.减小H2浓度 b.使用催化剂 c.升高温度
【答案】C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 压强或密度 ab
【解析】
(1)根据化学平衡常数表达式知,生成物是CO和氢气,反应物有水,根据元素守恒知,反应物还含有C;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;
(3)改变条件时逆反应速率增大,随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,说明平衡正向移动,据此解答。
(1)根据化学平衡常数表达式知,生成物是CO和氢气,反应物有水,根据元素守恒知,反应物还含有C,所以该可逆反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
故答案为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
(2)该反应前后气体计量数之和增大,所以恒温恒容条件下容器中气体的平均相对分子质量、气体的分子总数或混合气体的压强、密度都改变,当这些量不再随时间变化时该反应达到平衡状态;
故答案为:压强或密度;
(3)改变条件时逆反应速率突然增大,随着反应的进行,逆反应速率继续增大,说明平衡正向移动,
a.减小H2浓度,逆反应速率减小,此改变不可能,a项正确;
b.使用催化剂,逆反应速率增大,但是平衡不移动,此改变不可能,b项正确;
c.碳与水蒸气的反应属于吸热反应,升高温度,正向移动,正逆反应速率都增大,此改变可能,c项错误;
故答案为:ab。
【题目】某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成甲醚(CH3OCH3)等清洁燃料。由天然气获得该合成气过程中可能发生的反应有:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1 kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示,则在10 min时,改变的外界条件可能是__________________________。
(2)反应③中ΔH3=_____________。800 ℃时,反应③的平衡常数K=1,测得该温度下密闭容器中某时刻各物质的物质的量见下表:
CO | H2O | CO2 | H2 |
0.5 mol | 8.5 mol | 2.0 mol | 2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是_________(填代号)。
a.v正>v逆 b.v正<逆 c.v正=v逆 d.无法判断
(3)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。___________
(4)某合成气的主要成分中的一氧化碳,在一定条件下也可用NaOH溶液与CO反应生成甲酸钠(HCOONa),进一步反应生成甲酸来消除CO污染。常温下将a mol的CO通入2 L b mol·L-1NaOH溶液中,恰好完全反应生成甲酸钠和含少量甲酸的混合溶液(假设溶液体积不变),测得溶液中c(Na+)=c(HCOO-),则该混合溶液中甲酸的电离平衡常数Ka=_________(用含a和b的代数式表示)。