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【题目】在温度T1和T2时,分别将0.50 mol CH4和1.20 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中,发生如下反应:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),测得n(CH4)随时间变化数据如下表:

时间/min

0

10

20

40

50

T1

n(CH4)/mol

0.50

0.35

0.25

0.10

0.10

T2

n(CH4)/mol

0.50

0.30

0.18

……

0.15

下列说法正确的是

A. T2时,CH4的平衡转化率为30.0%

B. 该反应的△H>0、T1<T2

C. 保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.30molCH4和0.80mol H2O(g),平衡向正反应方向移动

D. 保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.50molCH4和1.20molNO2,与原平衡相比,达新平衡时N2的浓度增大、体积分数减小

【答案】D

【解析】

由表中数据可以知道,温度在到达平衡,开始对应各组分浓度相等,前内温度的反应速率大于温度的,则温度,温度先到达平衡,到达平衡时间小于,处于平衡状态,此时甲烷的物质的量为,大于温度平衡时的,说明平衡逆向移动,则正反应为放热反应。平衡时参加反应的甲烷物质的量为:,则甲烷的平衡转化率为,所以A选项是错的;B.根据分析可以知道,温度,正反应为放热反应,该反应的,故B错误;C.保持其他条件不变,时向平衡体系中再充入和,此时甲烷浓度为,原平衡时生成的水为,此时水的浓度为,根据可以知道此时,反应向逆反应进行,故C错误;D.再充入和,平衡正向移动,氮气浓度增大,等效为在原平衡基础增大压强,与原平衡相比平衡逆向移动,达新平衡时的体积分数减小,所以D选项是正确的;所以D选项是正确的。

练习册系列答案
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(1)将工业废气中的二氧化碳转化为甲醇,其原理是:CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) △H=-53.7kJ/mol。308K时,向2L密闭容器中通入0.04 mol CO2和0.08 mol H2,测得其压强(p)随时间(t)变化如图1中曲线I所示。

①反应开始至达平衡时,υ(H2)=________;该温度下反应的平衡常数为______。

②若其他条件相同时,只改变某一条件,曲线变化为II,则改变的条件是_____。

(2)还可以通过以下途径实现CO2向CH3OH的转化:

反应I:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H<0

反应Ⅱ:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H<0

反应I和反应Ⅱ的平衡常数K随温度T的变化如图2所示。

①根据图中数据分析可知,T1____T2(填“>”、“<”或“=”);T2时,CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)的平衡常数K=_____。

②某科研小组采用反应Ⅱ来合成甲醇,在450℃时,研究了n(H2):n(CO)分别为2:1、3:1时CO转化率的变化情况(如图3),则图中表示n(H2):n(CO)=3:1的变化曲线为______ (填“曲线a"或“曲线b”)。

(3)某同学将H2、CO2的混合气体充入一个密闭容器中,控制其他条件不变,改变起始物中H2、CO2的物质的量之比(用n表示)进行反应2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=QkJ/mol,实验结果如图4所示(图中T表示温度):

①若图像中T1>T2,则Q______0

②比较a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物CO2的转化率最高的是____________,n=______

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