题目内容

20.在温度、初始容积相同的两个密闭容器中,按不同方式投入反应物(如图所示),发生如下反应:3X(g)+Y(g)?2Z(g)△H<0.保持温度不变,测得平衡时的有关数据如表:下列说法正确的是(  )
 恒容容器甲恒压容器乙
X的物质的量(mol)n1n2
Z的体积分数φ1φ2
A.平衡时容器乙的容积一定比反应前小
B.平衡时容器甲的压强一定比反应前小
C.n2>n1
D.φ2<φ1

分析 将甲中Z极限转化为X、Y,起始量与乙中相同,固定恒容容器甲,则对乙来说,发生3X(g)+Y(g)?2Z(g),n偏小,V偏小,则相当于加压,乙中正向移动的程度大,以此来解答.

解答 解:将甲中Z完全转化为X和Y时,1.2molZ能转化为1.8molX、0.6molY,则X、Y的物质的量分别是3mol、1mol,所以与乙的初始状态是等效平衡,
该反应的正反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,甲恒容、乙恒压,乙在反应过程中与甲相比相当于增大压强,平衡正向移动,
A.乙中,温度和压强不变,容器中气体物质的量与体积成正比,平衡正向移动,气体的物质的量减小,则压强减小,所以平衡时容器乙的容积一定比反应前小,故A正确;
B.甲中,温度和条件不变,容器中气体压强与物质的量成正比,甲中反应向哪个方向移动还是平衡状态未知,所以无法确定气体物质的量任何变化,导致无法确定压强是否变化及如何变化,故B错误;
C.甲恒容、乙恒压,乙在反应过程中与甲相比相当于增大压强,平衡正向移动,反应物转化率增大,则Y的物质的量n2<n1,故C错误;
D.甲恒容、乙恒压,乙在反应过程中与甲相比相当于增大压强,平衡正向移动,生成物含量增大,所以φ2>φ1,故D错误;
故选A.

点评 本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握极限转化及等效平衡的判断为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意选项B为解答的难点,题目难度不大.

练习册系列答案
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9.甲醇是一种优质燃料,在工业上常用CO和H2合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
已知:
①CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-241.8kJ/mol
③CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H3=-192.2kJ/mol
回答下列问题:
(1)计算CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反应热△H4=-574.4KJ/mol.
(2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入1mol CO、2mol H2,发生CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)反应,下列示意图(a-d)正确且能说明反应在进行到t1时刻为平衡状态的是d(填选项字母).

(3)T1℃时,在一个体积为5L的恒容容器中充入1mol CO、2mol H2,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.8,则5min内用H2表示的反应速率为v(H2)=0.064mol/(L•min).T1℃时,在另一体积不变的密闭容器中也充入1mol CO、2mol H2,达到平衡时CO的转化率为0.7,则该容器的体积>5L(填“>”“<”或“=”);T1℃时,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=625.
(4)在T1℃时,在体积为5L的恒容容器中充入一定量的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)/n(CO)的关系如图e所示.温度不变,当$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=2.5时,达到平衡状态,CH3OH的体积分数可能是图象中的F点.
(5)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池,写出KOH作电解质溶液时,甲醇燃料电池的负极反应式:CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O.该电池负极与水库的铁闸相连时,可以保护铁闸不被腐蚀,这种电化学保护方法叫做外加电源的阴极保护法.
(6)含有甲醇的废水随意排放会造成水污染,可用ClO2将其氧化为CO2,然后再加碱中和即可.写出处理甲醇酸性废水过程中,ClO2与甲醇反应的离子方程式:6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O.

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