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。
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+O2 |
| D.电解质溶液的pH保持不变 |
(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)
(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
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1︰3︰2
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”)。
水煤气转化反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2 (g)在一定温度下达到化学平衡状态。
完成下列填空:
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=________________。
(2)一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应,下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是 (选填编号)。
a.容器中的压强不变 b.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 molH-O键
c.v正(CO) = v逆(H2O) d.c(CO) = c(H2)
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下实验组1和实验组2的数据:
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | H2 | CO | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 3 |
| 2 | 650 | 1 | 2 | 0.8 | 1.2 | 5 |
| 3 | 950 | 1 | 2 | — | — | — |
①由实验组1的数据可知,平衡时CO的转化率为 %。
②由实验组1和2的数据可分析,压强对该可逆反应的影响是 。
③有了实验组1和2的数据,再设计实验组3,其目的是 。
将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入0.5 L密闭容器内,550℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热)。测得n(O2)随时间的变化如下表
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| n(O2)/mol | 0.7 | 0.4 | 0.3 | x | x | x |
反应达到5s后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了22.4L(此体积为标准状况下的体积);再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(此体积为标准状况下的体积)。
请回答下列问题:
(1)用O2表示从0~1s内该反应的平均反应速率为 ;
(2)O2的平衡浓度c(O2)= ;
(3)4s时,SO2的生成速率____________(填“大于”、“小于”或“等于”)O2的消耗速率。
(4)求该反应达到平衡时SO2的转化率是____________(用百分数表示)。
(5)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀____________克(计算结果保留一位小数)。