题目内容

在容积为1L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
0.18mol/(L.min)
0.18mol/(L.min)

(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是(多选扣分)
AB
AB

A.容器中压强不变     B.混合气体中c(A)不变
C.2v(B)=v(D)       D.c(A)=c (c)
(3)若最初加入1.0molA和2.2molB,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=
0.9
0.9
,该反应为
吸热
吸热
反应(填“吸热”或“放热”).
(4)800℃时,某时刻测得体系中各物质的物质的量浓度如下:c(A)=0.06mol?L-1,c(B)=0.50mol?L-1,c(C)=0.20mol?L-1,c(D)=0.018mol?L-1,则此时该反应
向正方向进行
向正方向进行
(填“向正方向进行”、“向逆方向进行”或“处于平衡状态”).
分析:(1)先根据v=
V
△t
计算v(D),再根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算v(B);
(2)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,以及由此衍生的其它一些物理量不变,可由此进行判断;
(3)先计算平衡时各物质的浓度,再根据K=
c(C)×c(D)
c(A)×c2(B)
计算化学平衡常数;
升高温度,平衡向吸热反应方向移动,根据D物质的量的变化确定反应热;
(4)根据浓度商和化学平衡常数的相对大小判断,如果浓度商大于化学平衡常数,则反应向正反应方向移动,如果浓度商小于化学平衡常数,则反应向逆反应方向移动.
解答:解:(1)v(D)=
0.45mol
1L
5min
=0.09mol/(L.min),该反应中v(B)=2v(D)=0.18mol/(L.min),
故答案为:0.18mol/(L.min);
(2)A.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当反应到达平衡状态时,容器中压强不变,所以能作为判断化学平衡的依据,故A正确;          
B.反应到达平衡状态时,混合气体中c(A)不变,说明到达平衡,故B正确;
C.当2v(B)=v(D)时,即v(B):v(D)=1:2≠2:1,该反应不处于平衡状态,故C错误;       
D.当c(A)=c(C)时,该反应不一定达到平衡状态,与反应物浓度及转化率有关,故D错误;
故选AB;
(3)反应达到平衡状态时,c(D)=0.6mol/L,c(C)=c(D)=0.6mol/L,c(A)=
1mol-0.6mol
1L
=0.4mol/L,c(B)=
2.2mol-0.6mol×2
1L
=1mol/L,
K=
0.6×0.6
0.4×12
=0.9,
升高温度,D的含量增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,
故答案为:0.9;吸热;
(4)Qc=
0.2×0.018
0.06×0.52
=0.36<0.9,则平衡向正反应方向移动,故答案为:向正方向移动.
点评:本题涉及化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、化学平衡常数的计算等知识点,注意分析化学方程式的特征以及温度对平衡移动的影响.
练习册系列答案
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(2012?许昌三模)碳及其化合物的研究具有重要的现实意义.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
3
3
C+
2
2
K2Cr2O7+
8
8
H2SO4
H2SO4
3
3
CO2↑+
2
2
K2SO4+
2
2
Cr2(SO43+
8
8
H2O
请完成并配平上述化学方程式.
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
下表所列数据是在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.0 0.27 0.012
①在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应,5分钟后测得c(CO)=0.4mol/L,算此段时间的反应速率(用H2表示)
0.24
0.24
mol/(L?min);
②由表中数据判断上述合成甲醇反应的△H
0(填“>”、“<”或“=”)
③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系请回答:
(Ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
270℃
270℃

(Ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=
4L2?mol-2
4L2?mol-2

④一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳.写出该电池负极发生反应的电极方程式
CH3OH+H2O═CO2+6H++6e-
CH3OH+H2O═CO2+6H++6e-

(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4 mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
1.6×10-5mol/L
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碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
请完成并配平上述化学方程式.其中氧化剂是
 
,氧化产物是
 

(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
①已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242kJ?mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
 
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②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系.
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
 

ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=
 

③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol?L-1)变化如下表所示:
0min 5min 10min
CO 0.1 0.05
H2 0.2 0.2
CH3OH 0 0.04 0.05
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是
 
;且该条件所改变的量是
 

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:

____C+____K2Cr2O7 +       =___CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO43+ ____H2O  

请完成并配平上述化学方程式。

其中氧化剂是________________,氧化产物是_________________

(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:

CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)     △H1=-116 kJ·mol1

①已知:     △H2=-283 kJ·mol1

              △H3=-242 kJ·mol1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为       

②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃     

270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。

请回答:

ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是                

ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=                    

③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol•L1)变化如下表所示:

 

0min

5min

10min

CO

0.1

 

0.05

H2

0.2

 

0.2

CH3OH

0

0.04

0.05

 

若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是                         ;    且该条件所改变的量是              

 

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