题目内容

【题目】(1)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的ΔH___0(填“>”“<”或“=”)。

(2)已知:反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。不同温度时K1、K2的值如下表:

温度/K

K1

K2

973

1.47

2.38

1 173

2.15

1.67

根据表中数据,计算反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的K。

①平衡常数的表达式K1=___;

②温度为973K时:K=___;(结果保留小数点后2位)

③反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是__(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)已知在温度为T时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32,在该温度下,已知c始(CO)=1mol·L-1,c始(H2O)=1mol·L-1,某时刻经测定CO的转化率为10%,则该反应___(填“已经”或“没有”)达到平衡,原因是__;此时刻v正__(填“>”或“<”)v逆。

【答案】< 0.62 吸热 没有 此时Qc==≈0.0123<0.32=K >

【解析】

(1)依据反应自发进行的判断依据△H-T△S<0分析判断;

(2)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) I、Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) II,

将方程式I-II得CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),则化学平衡常数K=

c(CO).c(H2O)

c(CO2).c(H2)

=

K1

K2

,计算温度为973K时K值;

②根据K=

K1

K2

③升高温度,平衡向吸热反应方向移动,根据K值判断正反应的反应热.

(3)根据转化率计算各物质的浓度,进而计算Qc,与平衡常数相比较,可判断反应是否达到平衡状态,并判断反应的方向.

(1)2NO+2CO2CO2+N2 反应的△S<0,反应自发进行△H-T△S<0,则反应焓变一定小于0,△H<0,反应是放热反应,故答案为:<;

(3)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)I、Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)II,

将方程式III得CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),则化学平衡常数K={c(CO)×c(H2O)}÷{c(CO2).c(H2)}={ c(CO)÷c(CO2)}×{c(H2)c(H2O)}=K1÷K2,温度为973K时K=1.47÷2.38=0.62,

故答案为: ;0.62;

③升高温度,化学平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,故答案为:吸热。

(3)某时刻经测定CO的转化率为10%,则

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),

起始(mol/L):1 1 0 0

转化(mol/L):0.1 0.1 0.1 0.1

某时刻(mol/L):0.90.9 0.1 0.1

Qc=0.1×0.1÷(0.9×0.9)=0.012<0.32,

则没有达到平衡状态,反应向正反应方向移动,v正>v逆,

故答案为:没有;Qc<K;>.

练习册系列答案
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t /min

0

40

80

120

160

甲(400℃)n(Cl2)/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

乙(T℃)n(Cl2)/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

①T℃_____400℃(填“>”或“<”),该反应的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②该反应自发进行的条件是__________(填高温、低温、任何温度)。

③对该反应,下列说法正确的是_________(填选项字母)。

A. 若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态

B. 若容器内Cl2和NH3物质的量之比为3∶1,则表明反应达到平衡状态

C. 反应达平衡后,其他条件不变,加入一定量的NCl3,平衡将向逆反应方向移动

D. 反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按继续充入一定量反应物,达新平衡后Cl2的转化率增大

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②在恒温条件下,将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应,测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是________点(填“A”“B”或“C”);B点时反应物转化率:α(Cl2)____α(NH3)(填“>”“=”或“<”),若B点平衡体积为2L,则平衡常数K=_____________。

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