题目内容

11.已知在2L的容器中进行下列可逆反应,各物质的有关数据如下:
aA(g)+bB(g)?2C(g)
起始物质的量浓度(mol/L)1.510
2s末物质的量浓度(mol/L)0.90.80.4
则:①该可逆反应的化学方程式可表示为3A(g)+B(g)?2C(g);
②0到2s用物质B来表示的反应速率为0.1mol/(L•s);
③从反应开始到2s末,A的转化率为40%;
④下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是BE.
A.vB(反应)=vC(生成)                      B.容器内气体的总压强保持不变
C.容器内气体的密度不变             D.vA:vB:vC=3:2:2
E.容器内气体C的物质的量分数保持不变.

分析 由表格中数据可知,A、B、C的浓度变化量之比为(1.5-0.9):(1-0.8):(0.4-0)=3:1:2,由速率之比等于化学计量数之比可知,a=3,b=1,则
        3A(g)+B(g)?2C(g)
开始  1.5          1            0
转化  0.6        0.2          0.4
2s     0.9         0.8         0.4
然后结合v=$\frac{△c}{△t}$、转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%及平衡的特征“等、定”判定平衡状态来解答.

解答 解:(1)①A、B、C的浓度变化量之比为(1.5-0.9):(1-0.8):(0.4-0)=3:1:2,由速率之比等于化学计量数之比可知,a=3,b=1,则反应为3A (g)+B (g)?2C(g),故答案为:3A (g)+B (g)?2C(g);  
②0到2s用物质B来表示的反应速率为$\frac{1mol/L-0.8mol/L}{2s}$=0.1 mol/(L•s),
故答案为:0.1 mol/(L•s);
③从反应开始到2s末,A的转化率为$\frac{0.6mol/L}{1.5mol/L}$×100%=40%,
故答案为:40%;                         
④A.vB(反应)=vC(生成),同种物质的正逆反应速率不等,不是平衡状态,故不选;                      
B.容器内气体的总压强保持不变,各物质的物质的量不变,为平衡状态,故选;
C.质量、体积均不变,容器内气体的密度始终不变,不能判定平衡状态,故不选;            
D.vA:vB:vC=3:2:2始终存在,不能判定平衡状态,故不选;
E.容器内气体C的物质的量分数保持不变,为平衡状态,故选;
故答案为:BE.

点评 本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握表格中数据的应用、速率及转化率计算、平衡判定等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡的特征分析平衡状态,题目难度不大.

练习册系列答案
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1.某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图1所示,A中放有浓硫酸,B中放有乙醇(含18O)、无水醋酸钠,D中放有含有酚酞饱和碳酸钠溶液
已知①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl2•6C2H5OH
②有关有机物的沸点:
试剂乙醚乙醇乙酸乙酸乙酯
沸点/℃34.778.511877.1
请回答:
(1)浓硫酸的作用是制乙酸、催化剂、吸水剂并作催化剂、脱水剂;若用同位素18O示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者,写出能表示18O位置的化学方程式:CH3COOH+CH3CH218OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3CO18OC2H5+H2O
(2)球形干燥管C的作用是冷凝和防止倒吸、冷凝.反应结束后D中的现象是液体分层,溶液分层,上层无色油体液体,下层溶液颜色变浅
(3)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是中和乙酸并吸收乙醇,减少乙酸乙酯的溶解
(4)欲从D中得到乙酸乙酯的分离方法是分液;从D中分离出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、乙醚和水,应先加入生石灰,并用蒸馏法分离出乙醇,再用法除去乙醚,而得到纯净的乙酸乙酯
(5)某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置(图中的铁架台、铁夹,加热装置已略去),与上如图装置相比,此装置的主要优点有(填写处两点)①增加了温度计,便于控制发生装置中反应液的温度,减少副产物的发生,②增加了冷凝装置,有利于收集产物乙酸乙酯
2.现用邻苯二甲酸氢钾标准溶液来测定NaOH溶液的浓度.用氢氧化钠溶液来滴定邻苯二甲酸溶液时有下列操作:
①向溶液中加入1~2滴指示剂    ②取20mL标准溶液放入锥形瓶中
③用氢氧化钠溶液滴定至终点    ④重复以上操作
⑤用天平精确称取5.105g邻苯二甲酸氢钾(相对分子质量为204.2)固体配成250mL标准溶液(测得pH约为4.2).
⑥根据实验数据计算氢氧化钠的物质的量浓度.
(1)以上各步中,正确的(填序号)操作顺序是⑤②①③④⑥,上述②中使用的仪器除锥形瓶外,还需要使用的仪器是酸式滴定管.选用指示剂是:酚酞
(2)滴定,并记录NaOH的终读数.重复滴定几次,数据记录如下表:
         滴定次数
实验数据
1234
V(样品)/mL20.0020.0020.0020.00
V(NaOH)/mL(初读数)0.100.300.000.20
V(NaOH)/mL(终读数)20.0820.3020.8020.22
V(NaOH)/mL(消耗)19.9820.0020.8020.02
某同学在处理数据过程中计算得到平均消耗NaOH溶液的体积为:
V(NaOH)=$\frac{19.98+20.00+20.80+20.02}{4}$20.20mL,他的计算合理吗?理由是不合理;第3组数据和其他三组相差较大,不应采用
通过仪器测得第4次滴定过程中溶液pH随加入氢  氧化钠溶液体积的变化曲线如图所示,则a<20.02(填“>”、“<”或“=”)
(3)步骤②中在观察滴定管的起始读数时,要使滴定管的尖嘴部分充满溶液,如果滴定管内部有气泡,赶走气泡的操作快速放液.
(4)滴定前,用蒸馏水洗净碱式滴定管,然后加待测定的氢氧化钠溶液滴定,此操作对实验结果偏小(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
6.《华北电力大学学报:社会科学版》2014年第2期的文章《欧盟暂停征收航空碳排放税的法律思考》,该文章从欧盟暂停征收航空碳排放税的背景人手,分析了欧盟征收航空碳排放税的争议焦点所在,最后对欧盟暂停征收航空碳排放税进行了评析,并提出征收航空碳排放税是未来趋势的观点,希望在反对声中换一个视角来阐述征收航空碳排放税对于环境保护、技术革新和国际法的促进作用.
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
5C+4KMnO4+6H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O
(2)在2L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F.当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如表:
 n/mol
T/℃
 活性炭NO  E F
 初始 2.0300.100  0 0
 T1 2.000 0.040 0.030 0.030
 T2 2.005 0.050 0.025 0.025
上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2
①计算:K1=$\frac{9}{16}$.
②根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号)C.
A. T1>T2     B. T1<T2      C.无法比较
(3)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41kJ/mol
已知:2H2O (g)═2H2(g)+O2(g);△H=+484kJ/mol,
①写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566 kJ/mol.
②某温度下,在一容积可变的容器中,CO转化生成CO2的反应达到平衡时,CO、O2和CO2的物质的量分别为4mol、2mol、和4mol.保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是:(填序号)A.
A. 均增加1mol   B. 均加倍   C. 均减少1mol   D. 均减半.
16.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:

(1)已知:
化学键C-HC-CC═CH-H
键能/kJ•mol-1412348612436
计算上述反应的△H=+124 kJ•mol-1
(2)维持体系温度和总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应.已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$(用α等符号表示).
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1:9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应.在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)如图所示:

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实正反应为气体分子数增大的反应,保持压强不变,加入水蒸气,容器体积应增大,等效为降低压强,平衡向正反应方向移动.
②控制反应温度为600℃的理由是600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高,温度过低,反应速率较慢,转化率较低,温度过高,选择性下降,高温下可能失催化剂失去活性,且消耗能量较大.
(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺-乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯.保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO.新工艺的特点有①②③④(填编号).
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用.
3.工业生产硝酸铵的流程如图1所示
(1)硝酸铵的水溶液呈(填“酸性”、“中性”或“碱性”);其水溶液中各离子的浓度大小顺序为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-
(2)已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图2.
①曲线a对应的温度是200℃.
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是ACDE
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B.P点原料气的平衡转化率接近100%,是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C.图2中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
D.M点对应的H2转化率是75%
E.如果N点时c(NH3)=0.2mol•L-1,N点的化学平衡常数K≈0.93
(3)尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH3、CO2为原料生产尿素,该反应实际为二步反应:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)═H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如图3所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定,总反应进行到55min时到达平衡.
②反应进行到10min时测得CO2的物质的量如图3所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=0.148mol•L-1•min-1
③在图4中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图.

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