题目内容

在温度为298K时，将0.10 mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，出现红棕色，直至建立N2O4(g)2NO2(g)的平衡。下图表示测定N2O4的浓度与时间关系的曲线（纵坐标为N2O4的浓度，横坐标为时间）。

 

 
（1）计算在2s至4s时间内，NO2的平均生成速率为                  。

（2）若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是          mol·L-1。
（3）在温度为298K时，达到平衡时四氧化二氮的转化率α1等于      。化学平衡常数为       。
（4）若在7s时向该密闭容器中再充入0.10 mol N2O4气体，此时平衡向      方向移动（填“正”或“逆”）；再次达平衡时，总计0.20 mol N2O4的转化率为α2，正确的是  (    )
A．α2<α1       B．α2>α1     C．α2=α1      D．无法判断。
（5）下表是不同温度下测定的该反应的化学平衡常数。
T/K
310
320
K值
0.38
0.42
 
据此判断该反应正反应是             反应（填“吸热”或“放热”）
（6）若其他条件不变，反应在398K条件下进行并达到平衡，此温度下N2O4的浓度随时间变化的曲线（以298K条件下进行并达到平衡的曲线作为参照）正确的是      (    )


解析试题分析：（1）由图像可知2s至4s时间内N2O4的浓度变化为0.02 mol/L，根据v=△c/△t结合反应速率之比等于化学计量数之比计算可得，注意写清单位；
（2）对于一定条件下的可逆反应，无论反应从正向开始还是从逆向开始，只要最初加入的物质的量相当，就会达到同一平衡状态。由图像可知c(N2O4)的初始浓度为0.10mol/L，要达到同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是0.20mol·L-1
（3）根据N2O4的起始浓度和转化浓度求出转化率；根据N2O4和NO2的平衡浓度和平衡常数表达式求平衡常数；
（4）对于一定条件下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)达平衡后再充入0.10 mol N2O4气体，增大了反应物浓度平衡向正向移动；再加入N2O4后，平衡状态相当于增大压强，平衡左移，N2O4的转化率减小；
（5）由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，则说明升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；
（6）可逆反应N2O4(g)2NO2(g) 正反应为吸热反应，升温平衡向正向移动，N2O4的平衡浓度减小，升温反应速率加快，可缩短达平衡的时间，结合图像选C。
考点：考查了化学反应速率的计算、化学平衡的三段式计算应用、影响因素的分析判断方法、，平衡常数的计算应用及相关图像。

练习册系列答案
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活性炭可处理大气污染物NO。T℃时，在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉，发生反应生成两种气体A和B，测得各物质的物质的量如下：

 
活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
起始状态
2.030
0.100
0
0
2 min时
2.000
0.040
0.030
0.030
 
（1）2 min内，用NO表示该反应的平均速率v(NO)＝______mol·L-1·min-1。
（2）该反应的化学方程式是______；T℃时，它的平衡常数K＝9/16，则2 min时反应______（填“是”或“不是”）平衡状态；已知升高温度时，K增大，则该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）为了提高反应速率和NO的转化率，可采取的措施是______。

在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
Fe2O3(s)＋3CO(g)  2Fe(s)＋3CO2(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃
1000
1150
1300
K
64.0
50.7
42.9
 
请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式K＝                       。
（2）该反应为           反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是               （多选项,多选不得分）。
a．容器中压强不变                b．混合气体中 c（CO）不变
c．υ正（CO）＝υ逆（CO2）        d．c（CO2）＝c（CO）
（4）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率
υ(CO)＝            ，CO的平衡转化率为：               。

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 )    △H=-116kJ/mol
（1）该反应的化学平衡常数表达式为                       ；
（2）下列措施中有利于增大该反应的反应速率且提高转化率的是         (填字母序号) 。
a．随时将CH3OH与反应混合物分离     b．降低反应温度
c．使用高效催化剂                    d．增大体系压强
(3)一定条件下，将1 mol CO与3 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是       (填字母序号)．
a．c ( H2 )减少                 b．正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．CH3OH 的物质的量增加     d．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小
（4） 在密闭容器中充有1mol CO与2 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，CO的转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。

①A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间，tA       tC(填“大于”、“小于’’或“等于")。
②若A点时容器的体积为1 L，该温度下B点的平衡常数  K=            。 

一定条件下，反应室（容积恒定为2L）中有反应：A(g) +2B(g)C(g) 
（1）能说明上述反应达到平衡状态的是              （选填字母）。
A．反应中A与B的物质的量浓度之比为1︰2
B．混合气体总物质的量不再变化
C．混合气体的密度不随时间的变化而变化
D．2υ正（A）= υ逆（B）
（2）该反应平衡常数K的表达式：K=                          。
（3）1molA(g)与2molB(g)在催化剂作用下在反应室反应生成C(g)，A的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，则：

①P1         P2 ， 正反应的△H         0（填“<”、“>”或“=”）。
②下列措施中一定能使c(C)/c(A)增大的是               （选填编号）。
A．升高温度                 B．恒温恒容再充入A
C．恒温恒容再充入B         D．恒温恒容再充入1 mol C
（4）100℃时将1mol A和2molB通入反应室，保持温度不变，10min末C(g) 的浓度为0.05mol/L ，则10min末B转化率=             ，此时υ正         υ逆
（填“<”、“>”或“=”）。

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器编号
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡的时间/min
达到平衡时体系能量的变化/kJ
CO
H2O
CO2
H2
①
650
1
2
0．4
0．4
5
16．4
②
650
2
4
 
 
t1
Q1
③
900
2
4
1．6
1．6
t2
Q2
(1)计算容器②中反应的平衡常数K=_____________(计算结果保留两位小数)。
(2)容器③中反应达平衡时，CO的转化率为____________。
(3)容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率=__________。
(4)该反应的正反应为_______（填“吸热”或“放热”）反应，理由是____________。
(5)下列叙述正确的是____________（填字母序号）。
a．平衡时，容器①和容器②中CO2的体积分数相等
b．反应达平衡状态时，Q2＞Q1＞32．8kJ
c．达到平衡的时间：t2＞t1＞2．5min
d．该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H= -41kJ/mol

对于A(g)+B(g)  xC（g）  ΔH  有:
 
（1）①图表明P1    P2 ,且x的值为      ；
（2）②图表明T1   T2 ，且ΔH     0；
（3）如果③图R1,R2分别表示改变压强，则R1   R2 ,x的值为       ；
（4）如果③图分别表示有无催化剂，则R1表示       催化剂。

(6分)已知：T℃、P kpa时，容积为V 的密闭容器中充有1molA和2molB，保持恒温恒压使反应达平衡：A(g)+B(g)C(g)，平衡时C 的体积分数为40℅。
(1)欲保持温度、压强在上述条件下不变，在密闭容器中充入2molA和4molB，则平衡时体系容积为          ，C的体积分数为             。
(2)另取一个容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为T℃，加入1molB和1molC，要使平衡时C 的体积分数仍为40℅，则该密闭容器体积为              。

如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：，它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：

物质
H2
CO
CH3OH
浓度（mol/L）
0.2
0.1
0.4
 
①该时间段内反应速率v(H2)=      
②比较此时正、逆反应速率的大小：v正       v逆（填“>”、“<”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大

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