题目内容
在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
| t℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数表达式= 。
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分)。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为
℃。
(1)
; (2)吸热; (3)b、c; (4)830
解析试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆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,根据反应方程式CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)可以得出该反应的平衡常数表达式K=
。
(2)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正反应是吸热反应。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。该反应是体积不变的可逆反应,因此在反应过程中压强始终是不变的,压强不变不能说明反应达到平衡状态,a不正确;混合气体中 c(CO)不变符合可逆反应的特征,可以说明达到平衡状态,b正确;根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知,υ正(H2)=υ正(H2O)=υ逆(H2O),所以该反应达到平衡状态,c正确;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,因此c(CO2)=c(CO)不能说明反应达到平衡状态,d不正确,答案选bc。
(4)当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,代入平衡常数表达式可得K=1,所以根据表中数据可知,该温度是830℃。
考点:考查平衡常数表达式以及应用;平衡状态以及反应热的判断
将E和F加入固定容积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
E(g)+F(s)
2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
| 压强/MPa 体积分数/% 温度/℃ | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| 810 | 54.0 | a | b |
| 915 | c | 75.0 | d |
| 1000 | e | f | 83.0 |
(2)该反应的△S 0(填“>”、“<”或“=”,下同),b f。
(3)平衡常数K(1000℃) K(810℃) ,理由是 。
(4)对于上述反应,下列说法正确的是 (填序号)。
①混合气体的密度不再变化,反应达到平衡
②该反应的正反应为放热反应
③增大F的量,单位体积活化分子数增大,化学反应速率加快
④恒温恒容条件下通入惰性气体,平衡不移动
⑤恒温恒压条件下通入惰性气体,化学反应速率加快
超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的
会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的
和
转变成
和
,化学方程式:2NO+2CO
2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度(mol·L-1)如表:
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c(NO) | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
| c(CO) | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大,则上述反应的
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。(保留两位小数)
(3)下列措施能提高
A.选用更有效催化剂 B.升高反应体系温度C.降低反应体系温度 D.缩小容器体积
(4)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。(浓度/ mol·L-1)
| 实验编号 | T/℃ | NO初始浓度 | CO初始浓度 | 催化剂比表面积/m2·g-1 |
| Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
| Ⅱ | | | | 124 |
| Ⅲ | 350 | | | 124 |
②请在给出的坐标图中,画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号、起始浓度。
(1)在密闭容器中进行下列反应:M(g) + N(g)
R(g) + 2L(?),此反应规律符合下图图像。![]()
①T1 T2 ,正反应的△H 0。(填“>”、“<”或“=”,下同)。
②P1 P2 , L为 。(填“固”或“液”或“气”态)。
(2)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
H=-92.4 kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。![]()
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。②若在一密闭容器中加入1molN2和3molH2,在一定条件下充分反应,放出的热量 92.4kJ.(填“>”、“<”或“=”)。
③将1 mol N2和3 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,此时欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是 (填字母)。
| A.向容器中按原比例再充入原料气 | B.向容器中再充入一定量H2 |
| C.改变反应的催化剂 | D.液化生成物分离出氨 |