题目内容

15.一定温度下2L的恒容容器甲中,加入2moL碳和2moLCO2发生如下反应:
C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H>0测得容器中CO2的物质的量随时间t的变化关系如图所示.
(1)该反应的△S>0(填“>”、“<”或“=”).在较高( 填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行.
(2)列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K=4.0.(结果保留一位小数)
(3)向上述平衡体系中再通入CO2,则CO2的转化率减小(填增大、减小、不变、无法确定).
(4)相同温度下,2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO2和4moLCO.开始反应时,v(正)> v(逆)(填>、<、﹦).
(5)相同温度下,2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO2,达到平衡.请在图中画出乙容器中CO2的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图.(注明平衡时CO2的物质的量)

分析 (1)根据反应前后气体的物质的量变化分析;根据△G=△H-T△S<0自发分析判断;
(2)一定温度下2L的恒容容器甲中,加入2moL碳和2moLCO2发生反应,平衡时CO2为0.76mol,列三段式求出平衡时各气体的浓度,再根据平衡常数K=$\frac{c{\;}^{2}(CO)}{c(CO{\;}_{2})}$计算;
(3)该反应中方向为体积增大的方向,再通入2moLCO2,体系压强增大,平衡逆移,依此分析转化率;
(4)根据加入的CO2和CO的浓度求出Qc=$\frac{c{\;}^{2}(CO)}{c(CO{\;}_{2})}$,根据Qc与K的关系判断;
(5)向该容器加入4moL碳和4moLCO2,达到平衡时CO2物质的量为2moL,由于反应物浓度增大,平衡所用时间缩短,据此作图.

解答 解:(1)气体的物质的量越大,则体系的熵越大,已知C(s)+CO2(g)?2CO(g)正方向为气体物质的量增大的方向,所以该反应的△S>0;又△G=△H-T△S<0自发,再由△H>0,△S>0,所以在较高温度下有利于该反应自发进行,故答案为:>;较高;
(2)由图象可知平衡时CO2为0.76mol;
C(s)+CO2(g)?2CO(g)
初始量(mol):2 2 0
转化量(mol):1.24 1.24 2.48
平衡量(mol):0.76 0.76 2.48
则平衡时各气体物质的浓度为:c(CO2)=$\frac{0.76mol/L}{2L}$=0.38mol/L,c(CO)=$\frac{2.48mol/L}{2L}$=1.24mol/L;
所以K=$\frac{c{\;}^{2}(CO)}{c(CO{\;}_{2})}$=$\frac{1.24{\;}^{2}}{0.38}$=4.0;
故答案为:4.0;
(3)该反应中方向为体积增大的方向,再通入2moLCO2,体系压强增大,与原平衡比较,相当于平衡逆移,所以二氧化碳的转化率减小;
故答案为:减小;
(4)相同温度下,2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO2和4moLCO,则开始时c(CO2)=2mol/L,c(CO)=2mol/L,
Qc=$\frac{c{\;}^{2}(CO)}{c(CO{\;}_{2})}$=$\frac{2{\;}^{2}}{2}$=2<K,则反应未达到平衡,反应正向进行,所以v(正)>v(逆);
故答案为:>;
(5)向该容器加入4moL碳和4moLCO2,达到平衡时CO2物质的量为2moL,由于反应物浓度增大,平衡所用时间缩短,图象为:,故答案为:.

点评 本题考查了熵变、平衡常数、化学平衡影响因素与化学平衡图象等,注意根据反应的特征分析外界条件对平衡的影响,难度中等.

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