题目内容

12.现将2molA和1molB加入2L密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)?2C(g),分别在Tl和T2时测得生成物C的物质的量随时间变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.T1<T2
B.该反应在温度为T1时达到平衡时,容器中A与C的物质的量浓度相等
C.温度为T2时,2s内B的平均速率为0.3mol•L-1•s-l
D.温度为T1时,达平衡时反应物A的转化率为60%

分析 A.温度越高,反应速率越快,优先达到平衡状态;
B.温度为T1达到平衡时,C的物质的量为1.5mol,结合反应计算出平衡时A的物质的量;
C.先计算出温度为T2时2s内C的平均速率,然后利用反应速率与化学计量数成正比计算出v(B);
D.温度为T1时,达到平衡时C的物质的量为1.5mol,结合反应方程式计算出消耗A的物质的量,然后计算出A的转化率.

解答 解:A.根据图象可知,温度为T2时优先达到平衡状态,说明温度T2较高,即T1<T2,故A正确;
B.温度为T1达到平衡时,C的物质的量为1.5mol,根据反应2A(g)+B(g)?2C(g)可知平衡时消耗A的物质的量为1.5mol,则平衡时A的物质的量为:2mol-1.5mol=0.5mol,根据c=$\frac{n}{V}$可知A、C的物质的量浓度不相等,故B错误;
C.温度为T2时,2s内A的平均反应速率为:v(C)=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{2s}$=0.3mol•L-1•s-l,反应速率与化学计量数成正比,则B的平均速率为:v(B)=$\frac{1}{2}$v(C)=0.15mol•L-1•s-l,故C错误;
D.温度为T1达到平衡时,C的物质的量为1.5mol,根据反应2A(g)+B(g)?2C(g)可知平衡时消耗A的物质的量为1.5mol,则A的转化率为:$\frac{1.5mol}{2mol}$×100%=75%,故D错误;
故选A.

点评 本题考查化学平衡的计算,题目难度中等,涉及化学平衡及其影响、化学反应速率计算、转化率计算等知识,明确化学平衡及其影响为解答关键,注意掌握化学反应速率与化学计量数的关系,试题培养了学生的分析能力及化学计算能力.

练习册系列答案
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20.以天然气代替石油生产液体燃料和基础化学品是当前化学研究和发展的重点.
(1)我国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,成功实现了甲烷一步高效生产乙烯、芳香烃Y和芳香烃Z等重要化工原料,实现了CO2的零排放,碳原子利用率达100%.已知Y、Z的相对分子质量分别为78、128,其一氯代物分别有1种和2种.
①有关化学键键能数据如表中所示:
化学键H-HC=CC-CC≡CC-H
E(kJ/mol)436615347.7812413.4
写出甲烷一步生成乙烯的热化学方程式2CH4(g)$\stackrel{催化剂}{→}$C2H4(g)+2H2(g)△H=+166.6kJ/mol,反应中硅化物晶格限域的单中心铁催化剂的作用是降低反应的活化能,加快反应的速率;
②已知:原子利用率=期望产物总质量/反应物总质量×100%,则甲烷生成芳香烃Y的原子利用率为81.25%;
③生成1mol Z产生的H2约合标准状况下179.2L.
(2)如图为乙烯气相直接水合法制备乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O):n(C2H4)=1:1).

①若p2=8.0MPa,列式计算A点的平衡常数Kp=2.53(MPa)-1(用平衡分压代替平衡浓度计算;分压=总压×物质的量分数;结果保留到小数点后两位);
②该反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应,图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小关系为p1<p2<p3<p4,理由是反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高;
③气相直接水合法常采用的工艺条件:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度为290℃,压强为6.9MPa,n(H2O):n(C2H4)=0.6:1.乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有将产物乙醇液化移去,或增大水与乙烯的比例(任写两条).
(3)乙烯可以作为燃料电池的负极燃料,请写出以熔融碳酸盐作为电解质时,负极的电极反应式C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O.

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