题目内容

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比等问题。
已知:CO (g) +H2O (g)H2 (g) +CO2 (g)平衡常数K随温度的变化如下表:

回答下列问题
(1)该反应的平衡常数表达式K=        ,ΔH=        0(填“<”、“>”、“=”)
(2)已在一定温度下,C(s) +CO2 (g)2CO (g)平衡常数K1;
C (s) +H2O(g)CO(g) +H2 (g)平衡常数K2则K、K1、K2,之间的关系是        :
(3)8000C时,向一个10L的恒容反应器中充入0.40molCO和1.60mol水蒸气,经一段时间后反应达到平衡,此时CO的转化率为         :若保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0. 10molCO和0.40molCO2,此时v正        v逆 (填“>”、“=”或“<”)。

(7分)(1) C(CO2)C(H2)/C(CO) C(H2O),(1分) ,< (1分);
(2) K=K2/K1 (1分)        (3)80% (2分);=(2分)

解析试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=。根据表中的数据可知,随着温度的升高,平衡常数K是减小的,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,所以正方应是放热反应,即△H<0。
(2)根据盖斯定律可知,②-①即得到反应CO (g) +H2O (g)H2 (g) +CO2 (g),所以平衡常数之间的关系是K=K2/K1。
CO (g) +H2O (g)H2 (g) +CO2 (g)
起始浓度(mol/L)    0.040   0.16       0       0
转化浓度(mol/L)    x       x          x       x
平衡浓度(mol/L)  0.040-x  0.16-x    x       x
则根据该温度下的平衡常数可知
解得x=0.032mol/L
所以CO的转化率=
若保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0. 10molCO和0.40molCO2,则此时CO、H2O、CO2、H2的浓度分别是(mol/L)0.018、0.128、0.072、0.032,所以Q=,所以反应仍然是平衡状态,则正逆反应速率相等。
考点:考查可逆反应平衡常数的计算、判断和应用
点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型。试题针对性强,主要是考查学生对平衡常数含义、表达式以及有关应用的熟悉了解程度,旨在培养学生的逻辑思维能力和规范答题能力。在进行可逆反应的有关计算时,一般采用“三段式”进行,即分别列出起始量、转化量和平衡量或某深刻的量,然后依据已知条件列式计算即可。

练习册系列答案
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化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
I.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图实验(图中所用电极均为惰性电极):

(1)对于氢氧燃料电池中,下列表达不正确的是________

A.a电极是负极,OH-移向正极
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
C.电池总反应式为:2H2+O22H2O
D.电解质溶液的pH保持不变
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100mL、0.1mol·L—1AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,则此时上图装置中溶液的pH=________(溶液体积变化忽略不计)
II.氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   ΔH=-92.20 kJ·mol-1。
(1)下列事实中,不能说明上述可逆反应已达到平衡的是________
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N—H的同时生成n mol N≡N
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④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
(2)已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行,测得如下数据:
时间(h)
物质的量(mol)
0
1
2
3
4
N2
1.50
n1
1.20
n3
1.00
H2
4.50
4.20
3.60
n4
3.00
NH3
0
0.20
n2
1.00
1.00
 
根据表中数据计算:
反应进行到2小时时放出的热量为________
0~1小时内N2的平均反应速率________mol·L-1·h-1;
③此条件下该反应的化学平衡常数K=________(保留两位小数)
④反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol,化学平衡将向________ 方向移动(填“正反应”或“逆反应”、“不移动”)。

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

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(2)金属锂广泛应用于化学电源制造,锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料,以LiOH为电解质,加入水即可放电。
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(3)最新研究表明,金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂,有关反应为:
。一定温度下,向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H2O(g)发生反应,10 min时,反应达到平衡状态,测得CH4(g)和H2(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0~10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中,能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b.其他条件不变时,反应体系的压强保持不变
c.反应混合气体的质量保持不变
d.
③此温度下,该反应的化学平衡常数K=_________mo12·L-2。

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