题目内容

在25℃时,2L的密闭容器中A、B、C三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物     质
A
B
C
初始浓度/mol·L-1
1.0
2.0
0
2min时,平衡浓度/mol·L-1
0.4
0.2
1.2
请填写下列空白:
(1)该反应方程式可表示为                           ;反应达平衡时,A的转化率为                    。
(2)从反应开始到达化学平衡,反应物A的平均反应速率为             ;25℃时,反应的化学平衡常数K值为_____________。
(3)若已知该反应为放热反应,下图表示由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况:a b过程中改变的条件可能是                            ;b c过程中改变的条件可能是                            。

(4)如果上述反应起始是按“1molA+3molB”充入,达平衡时C的浓度为a mol/L;维持容器体积和温度不变,按下列方法改变起始物质的量,达到平衡时C的浓度仍为a mol/L的是         (填序号):
①2 mol A+6 mol B  ②2mol C  ③4mol C  ④0.5 mol A+1.5mol B+1 mol C
(每空2分,共14分)
(1)A(g) + 3B(g)2C(g) (2分)       60%(2分)
(2)0.3 mol/(L﹒min) (2分)     4.5×102 或450·L2·mol-2(2分)
(3)加入催化剂(2分)    增加A或B(或反应物的浓度,2分)[说明:增大压强和升高温度v(正) 、v(逆)都会瞬间增大,v″(逆)不能与平衡时v′(逆)的相连]
(4)②④     (2分,选1个且正确1分;错1个0分)
(1)根据表中数据可知,2min后A的浓度减少0.6mol/L,B的浓度减少1.8mol/L,而C的浓度增加1.2mol/L,所以根据物质的变化量之比是相应的化学计量数之比可知,该反应的方程式是A(g) + 3B(g)2C(g)。反应达平衡时,A的转化率为0.6÷1.0=0.6,即60%。
(2)2min内物质A的浓度变化了0.6mol/L,所以反应物A的平均反应速率为0.6mol/L÷2min=0.3 mol/(L﹒min)。化学常数是在一定条件下的可逆反应中,当可逆反应反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数是。
(3)根据图像可知,a b过程中正逆反应速率都是增大的,但平衡不移动。由于反应是体积减小的可逆反应,所以改变的条件只能是使用了催化剂;b c过程中逆反应速率逐渐增大,而正反应速率突然增大,然后逐渐再降低,平衡向正反应方向移动,所以改变的条件是增加A或B(或反应物)浓度。
(4)由于反应过程中容器容积和温度是不变的,则要使平衡等效,则根据化学方程式换算之后最初的A和B的物质的量必须分别等于1mol和3mol。2molC就相当于是1molA和3molB,题意选项④正也相当于是1molA和3molB,而选项①和③是等效的,因此正确的答案选②④。
练习册系列答案
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(23分)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250°C
300°C
350°C
K
2.041
0.270
0.012
①由表中数据判断△H            0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为                  ,此时的温度为            。
(2)在100℃压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K=                     (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡                       (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数                  。(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是               。
A.升温    B.加入催化剂     C.增加CO的浓度   D.恒容充入H2 
E.恒压充入惰性气体      F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)                    。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等              
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变 
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molCO、2moL H2
1molCH3OH
2molCH3OH
平衡
时的
数据
CH3OH浓度(mol/L)
c1
c2
c3
反应的能量变化
akJ
bkJ
ckJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
请选择正确的序号填空(不定项选择)
①c1、c2、c3的关系表达正确的为             
A.c3>2c1           B.c1<c3<2c1           C.c1=c2  
②a、b、c的关系表达正确的为            
A.c<2|△H|         B.a+b=|△H|         C.c=2b  
③p1、p2、p3的关系不正确的为            
A.p1=p2             B.p2<p3<2p2          C.p3>2p2  
④α1、α2、α3的关系表达不正确的为            
A.α1=α2              B.α3<α2            C.α1+α2="1"   

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