题目内容
700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2+H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1>t2):
反应时间/min | n(CO)/mol | n(H2O)/ mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
t1 | 0.80 | |
t2 | | 0.20 |
(1)反应在t1min内的平均速率为v(H2)= mol·L-1·min-1
(2)保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,到达平衡时,n(CO2)= mol。
(3)保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率 (填“增大”或“减小”或“不变” 下同),H2O的体积分数
(4)温度升至800℃,该反应平衡常数为0.64,则正反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。
(1)0.20/t1 (2)0.40 (3)增大 增大 (4)放热
解析试题分析:(1)在化学反应中速率比等于反应方程式各物质的化学计量数之比。反应在t1min内的平均速率为v(H2)=V(CO)="(" 1.2-0.8)mol÷2L÷t1min=0.20/t1mol/( L·min).(2)CO(g)+H2O(g)CO2+H2.在t1时n(CO)=0.80mol.变化了0.4mol.则n(H2O)=0.2mol.n(CO2)=n(H2) =0.4mol.由于t2<t1.说明在t1时反应已经达到平衡。因为反应前后物质的量保持不变,保持其他条件不变,平衡常数不会改变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO效果是一致的,到达平衡时,n(CO2)=0.40 mol。(3)在其它条件不变的情况下,增大某反应物的浓度,能使其它反应物的转化率提高,而它本身的转化率反而降低。保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20mol H2O,即增大了反应物的浓度化学平衡向正反应方向移动。与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率增大,对H2O来说。增大水蒸汽的浓度,平衡正向移动使水蒸气的浓度减小,但平衡移动消耗量远远小于加入量,所以水的的体积分数增大。(4)温度升至800℃,该反应平衡常数为0.64,减小。说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应是吸热反应,所以正反应是放热反应。
考点:考查外界条件对化学平衡、平衡混合物中各物质的浓度等影响的知识。
25 ℃时,在体积为2 L的密闭容器中,气态A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示,已知达到平衡后,降低温度,A的转化率将增大。
t2~t3 | t4~t5 | t5~t6 | t7~t8 |
K1 | K2 | K3 | K4 |
(1)根据图1数据,写出该反应的化学方程式:__________________。此反应的平衡常数表达式K=___,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为___。
(2)在5~7 min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是__________。
(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图,各阶段的平衡常数如表所示。K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
Ⅰ、如图装置所示,A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在浸有Na2SO4溶液的滤纸条上的铂夹;电源有a、b两极。若A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1,闭合K2、K3通直流电。
回答下列问题:
(1) a是电源的 极,写出A中的电极反应式为_____。
(2)湿的Na2SO4滤纸条上能观察到的现象有____________。
(3)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极,若此时切断K2、K3,闭合K1,发现电流表的指针移动,写出此时B中的电极反应式为 。
Ⅱ、甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH,下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。请回答下列问题:
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
(4)由表中数据判断ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
(5)其他条件不变,只改变其中一个条件,下列措施可提高甲醇产率的是 。
A.升高温度;B.使用合适的催化剂;C.缩小容器的容积;D.充入过量的H2;E.恒压时,充入He;F.从体系中分离出CH3OH
(6)某温度下,将2mol CO和6 mol H2充入2L密闭容器中,反应进行到4min末达到平衡,此时测得c(CO) =0.2 mol/L ,则0~4min内H2的反应速率为 ;若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH,重新达到化学平衡状态,与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数 (填“变大”、“变小”、或“不变”)。
Ⅰ.课本中通过向草酸(H2C2O4)溶液中滴加用硫酸酸化高锰酸钾中研究浓度对化学反应速率的影响,请你写出该反应的化学方程式 ,该反应不需使用指示剂的原因是 ;
Ⅱ.某同学根据课本外界条件对化学反应速率的影响原理,设计了硫代硫酸钠与硫酸反应有关实验,实验过程的数据记录如下(见表格),请结合表中信息,回答有关问题:
实验 序号 | 反应温度 (℃) | 参加反应的物质 | ||||
Na2S2O3 | H2SO4 | H2O | ||||
V/mL | c/mol?L-1 | V/mL | c/mol?L-1 | V/mL | ||
A | 20 | 10 | 0.1 | 10 | 0.1 | 0 |
B | 20 | 5 | 0.1 | 10 | 0.1 | 5 |
C | 20 | 10 | 0.1 | 5 | 0.1 | 5 |
D | 40 | 5 | 0.1 | 10 | 0.1 | 5 |
(1)写出上述反应的离子方程式
(2)根据你所掌握的知识判断,在上述实验中反应速率最快的可能是 (填实验序号)
(3)在利用比较某一因素对实验产生的影响时,必须排除其他因素的变动和干扰,即需要控制好与实验有 关的各项反应条件.其中:
①能说明温度对该反应速率影响的组合比较是 ;(填实验序号)
②A和B、A和C的组合比较所研究的问题是
③B和C的组合比较所研究的问题是
(4)教材是利用了出现黄色沉淀的快慢来比较反应速率的快慢,请你分析为何不采用排水法测量单位时间内气体体积的大小的可能原因:
某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 | ||
浓度(mol·L-1) | 体积(mL) | 浓度(mol·L-1) | 体积 (mL) | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4转化为MnSO4,每消耗1molH2C2O4转移_______mol电子。为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥______。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=________mol·L-1·min-1。
(4)已知实验③中c(MnO4-)~反应时间t的变化曲线如下图。若保持其他条件不变,请在图中画出实验②中c(MnO4-)~t的变化曲线示意图。
I.设反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1。
反应②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2,
在不同温度下,K1、K2的值如下:
T(K) | K1 | K2 |
973 | 1.47 | 2.36 |
1173 | 2.15 | 1.67 |
A.缩小反应容器容积
B.扩大反应容器容积
C.降低温度
D.升高温度
E.使用合适的催化剂
F.设法减少CO的量
(2)若反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)在温度T1下进行;Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)在温度T2下进行,已知T1>T2,且c(CO2)>c(H2O)(其他条件均相同),则两者的反应速率 (填序号)
A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
II.(1)水的电离平衡曲线如图所示,若A点表示25℃时水的电离达平衡时的离子浓度,B点表示100℃时水的电离达平衡时的离子浓度。则100℃时1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(H+)=________mol·L-1,KW(25℃)________KW(100℃)(填“>”、“<”或“=”)。25 ℃时,向水的电离平衡体系中加入少量NH4HCO3固体,对水的电离平衡的影响是________(填“促进”、“抑制”或“不影响”)。
(2)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的量。已知如表数据。
化学式 | 电离平衡常数(25℃) |
HCN | K=4.9×10-10 |
CH3COOH | K=1.8×10-5 |
H2CO3 | K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
①25℃时,有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液,三种溶液的pH由大到小的顺序为 ____。
②25 ℃时,相同浓度、相同体积的CH3COOH溶液和NaOH溶液混合, 则混合溶液中c(Na+)________c(CH3COO-)(填“>”、“<”或“=”)
③向NaCN溶液中通入少量CO2,所发生反应的化学方程式为_______________________________。
煤的液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术,其中合成CH3OH是最重要的研究方向之一。在2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,探究温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T2>T1均大于300℃)。
①通过分析上图,可以得出对反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的说法正确的是(填
序号) 。
A.该反应为放热反应 |
B.T1时的反应速率大于T2时的反应速率 |
C.该反应在T1时的平衡常数比T2时的大 |
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大 |
a.体系压强保持不变 b.v(H2)=3v(CO2)
c.CH3OH与H2物质的量之比为1:3 d.每消耗1 mol CO2的同时生成3molH2
e.密闭容器中混合气体的密度不变 f.密闭容器中CH3OH的体积分数不变
③在T1温度时,将2molCO2和6molH2充入该密闭容器中,充分反应达平衡时,若CO2的转化率为60%,则容器内的压强与起始压强之比为 ,该反应的平衡常数为 。