题目内容

炼铁的还原剂CO是由焦炭和CO2反应而得.现将焦炭和CO2放入体积为2L的密闭容器中,高温下进行下列反应:C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=QkJ/mol.如图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图.下列说法正确的是(  )
A、0~lmin,v(CO)=1mol/(L?min);1~3min时,v(CO)=v(CO2);该反应的平衡常数表达式为k=
c2(CO)
c(CO2)
B、当容器内的压强不变时,该反应一定达到平衡状态,且
P(平衡)
P(开始)
<1
C、3min时温度由T1升高到T2,则Q>O,重新平衡时
K(T2)
K(T1)
=4.7
D、5min时再充入一定量的CO,c、b曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化
考点:化学平衡的影响因素,化学平衡建立的过程
专题:化学平衡专题
分析:A、依据图象分析单位时间内一氧化碳和二氧化碳物质的量浓度的变化,结合化学反应速率概念分析计算,1-3min反应达到平衡判断;
B、反应是气体体积增大的反应,压强不变,说明反应达到平衡,反应气体物质的量之比等于压强之比;
C、依据图象3min升高温度,一氧化碳增多,说明反应是吸热反应,分析图象平衡物质的量,计算平衡状态下平衡常数;
D、改变一氧化碳的量,增加一氧化碳,瞬间一氧化碳物质的量增大,然后反应平衡逆向进行,一氧化碳减小,二氧化碳增大.
解答: 解:A、依据图象分析单位时间段内一氧化碳和二氧化碳物质的量的变化,0~1min,一氧化碳物质的量增加2mol,反应速率υ(CO)=
2mol
2L
1min
=1 mol/(L?min);1~3min时,平衡不动,反应速率等于化学计量数之比,υ(CO)=2υ(CO2),故A错误;
B、反应是气体体积增大的反应,压强不变,说明反应达到平衡,反应气体物质的量之比等于压强之比,P(平衡)>P(起始),故B错误;
C、依据图象3min升高温度,一氧化碳增多,说明反应是吸热反应,T1温度平衡,一氧化碳物质的量为2mol,二氧化碳物质的量为7mol;平衡常数K1=
c2(CO)
c(CO2)
=
(
2mol
2L
)2
7mol
2L
=
2
7
;T2温度平衡,一氧化碳物质的量为4mol,二氧化碳物质的量为6mol,平衡常数K2=
c2(CO)
c(CO2)
=
(
4mol
2L
)2
6mol
2L
=
4
3
,衡时
K(T2)
K(T1)
=4.7,故C正确;
D、改变一氧化碳的量,增加一氧化碳,瞬间一氧化碳物质的量增大,然后反应平衡逆向进行,一氧化碳减小,二氧化碳增大,c、b曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化,故D正确;
故选CD.
点评:本题考查图象分析判断,反应速率计算应用,平衡常数计算判断,平衡影响因素的分析判断,题目难度中等.
练习册系列答案
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燃煤烟气中含有大量的氮氧化合物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等,不宜直接排放到空气中,可采用以下措施对燃煤烟气进行处理.
(1)脱硝:选择性催化还原法的脱硝原理是在催化剂存在下,通入甲烷使氮氧化合物(NOx)转化为无害气体,发生如下反应:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
 

(2)脱硫:石灰石-石膏湿法烟气脱硫的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4?2H2O).某电厂用煤400吨(煤中含硫质量分数为2.5%),若燃烧时煤中的硫全部转化成二氧化硫,用石膏湿法烟气脱硫中有96%的硫转化为石膏,则可生产石膏
 
吨.
(3)脱碳:从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向.将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等体体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如下图1所示,则上述CO2转化为甲醇反应的△H3
 
0(填“>”、“<”或“=”).

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示.若在上述平衡体系中再充0.5mol CO2和1.5mol H2O(g) (保持温度不变),则此平衡将
 
移动(填“向正方向”、“不”或“逆方向”)
③甲烷可制成合成气(CO、H2),再制成甲醇,代替日益供应紧张的燃油.将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如上图3(A、B为多孔性碳棒).持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL.
a.V=67.2L时,溶液中离子浓度大小关系为
 

b.V=89.6L时,负极电极反应为
 

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