题目内容

在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
容器
反应物投入量1mol N2、3mol H22mol NH34mol NH3
NH3的浓度c1c2c3
反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ
体系压强(Pa)p1p2p3
反应物转化率α1α2α3
下列说法正确的是( )
A.2c1>c3
B.a+b=92.4
C.2p2<p3
D.α13<1
【答案】分析:甲容器反应物投入1molN2、3molH2与乙容器反应物投入2mol NH3在保持恒温、恒容情况下是等效平衡,平衡时NH3的浓度c1=c2 、p1=p2、α12=1、a+b能量总变化相当于1molN2、3molH2完全转化成2molNH3的能量,即吸放热a+b数值上就等于92.4kJ;甲容器反应物投入量1molN2、3molH2与丙容器反应物投入量4molNH3,若恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器也是等效平衡,然而现在是温度、容积相同的3个密闭容器,我们可以当成是在恒温且容积是甲容器两倍条件下,体积受到了压缩,原反应正向气体体积减少,由平衡移动原理,则相较于甲容器(或假设状况)而言,丙容器平衡向逆向移动,也就是说,丙容器的转化率比甲容器还要低一些.因此2c1<c3、2p2>p3、α2>α3、α13<1.
解答:解:A、甲、丙相比较,把丙看成是在恒温且容积是甲容器两倍条件下,体积受到了压缩,原反应正向气体体积减少,由勒沙特列原理,相较于甲容器(或假设状况)而言,丙容器平衡向逆向移动,因此2c1<c3,故A错;
B、甲乙平衡状态相同,不同的是反应的起始方向不同,在此过程中乙吸收的热热量相当于甲完全转化需再放出的热量,故a+b=92.4,故B正确;
C、比较乙丙可知,丙中氨气的物质的量为乙的2倍,但加压平衡向生产氨气的方向移动,故2p2>p3,故C错;
D、甲乙处于相同的平衡状态,则a1+a2=1,而a2>a3,所以a1+a3<1,故D正确.
故选B、D.
点评:本题主要考查的是化学平衡中的等效平衡问题,等效平衡为在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同,做题时注意从思路的转化.
练习册系列答案
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(1)由生物质能获得的CO和H2,可以合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质.当两者1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是
cd
cd

a.汽油    b.甲醇      c.甲醛     d.乙酸
(2)甲醇是一种重要的化工原料,工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1.
若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
反应物投入量 1molCO、2molH2 1mol CH3OH 2molCO、4molH2
CH3OH的浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 放出Q1 kJ 吸收Q2 kJ 放出Q3 kJ
平衡常数 K1 K2 K3
反应物转化率 α 1 α 2 α 3
下列说法正确的是
ac
ac

a.c1=c2      b.2Q1=Q3         c.K1=K3      d.α23<100%
(3)在一定温度和压强下,CO和H2催化合成二甲醚的反应为:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)
①若一体积可变的密闭容器中充入3mol H2、3mol CO、1mol CH3OCH3、1mol CO2,经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍.则:反应开始时:v(正)>v(逆)的理由是:
反应前后气体总质量不变,同温、同压下,达到平衡时,气体密度增大,即气体体积缩小,平衡正移
反应前后气体总质量不变,同温、同压下,达到平衡时,气体密度增大,即气体体积缩小,平衡正移

平衡时,n(CH3OCH3)=
1.75
1.75
mol.
②右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.b电极是
极(填“正”或“负”);a电极的反应式为
(CH32O-12e-+3H2O=2CO2+12H+
(CH32O-12e-+3H2O=2CO2+12H+

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