题目内容

在一固定容积为2L的密闭容器中加入2molA和3molB,保持温度为30℃,在催化剂存在的条件下进行下列反应:2A(g)+3B(g)?3C(g),2分钟达到平衡,生成1.5mol C,此时,平衡混合气中C的体积分数为ω1;若将温度升高到70℃后,其他条件均不变,当反应重新达到平衡时,C的物质的量为2.1mol,体积分数为ω2,请回答下列问题,
(1)该反应在30℃时平衡常数K1=
4
4
,焓变△H
>
>
0(填“>”、“<”或“=”).
(2)该反应在30℃时平衡混合气中C的体积分数为ω1=
37.5%
37.5%
;从反应开始到达到化学平衡状态时v(A)=
0.25
0.25
mol/(L?min)
(3)该反应在70℃时平衡常数为K2,则 K1
<
<
K2(填“>”、“=”或“<”)
(4)70℃时,若保持温度不变,在2L的密闭容器中加入4molA和6molB,当反应重新达到平衡时,C的体积分数为ω3,则ω3
>
>
ω2 (填“>”、“<”或“=”).
(5)可以判断2A(g)+3B(g)?3C(g) 反应已经达到平衡的是
BD
BD

A.2v(B)=3v(A)                     
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变        
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.n(A):n(B):n(C)=2:3:3.
分析:(1)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,据此利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算;
由题意可知,升高温度平衡时C的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应移动,故正反应为吸热反应;
(2)根据平衡时C的物质的量,利用差量法计算反应混合物减少的物质的量,进而计算平衡时反应混合物的总的物质的量,再根据体积分数定义计算;
根据v=
△n
V
△t
计算v(C),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(A);
(3)升高温度平衡向正反应方向移动,说明温度越高平衡常数越大;
(4)等效为在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍,平衡向正反应方向移动;
(5)化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变、含量不变,由此衍生的一些物理量也不变,据此结合选项判断.
解答:解:(1)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,C的平衡浓度为
1.5mol
2L
=0.75mol/L,则:
             2A(g)+3B(g)?3C(g)
开始(mol/L):1      1.5      0
变化(mol/L):0.5    0.75     0.75
平衡(mol/L):0.5    0.75     0.75
故30℃平衡常数k=
0.753
0.52×0.753
=4,
由题意可知,升高温度平衡时C的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应移动,故正反应为吸热反应,即△H>0,
故答案为:4,>;
(2)30℃时平衡时C的物质的量为1.5mol,则:
2A(g)+3B(g)?3C(g)物质的量减少△n
                3              2
                1.5mol         1mol
故平衡时反应混合物总的物质的量为2mol+3mol-1mol=4mol,C的体积分数ω1=
1.5mol
4mol
×100%=37.5%,
v(C)=
1.5mol
2L
2min
=0.375mol/(L?min),率之比等于化学计量数之比,所以v(A)=
2
3
v(C)=
2
3
×0.375mol/(L?min)=0.25mol/(L?min),故答案为:37.5%,0.25;
(3)升高温度平衡向正反应方向移动,说明温度越高平衡常数越大,故K1<K2,故答案为:<;
(4)等效为在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍,平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,故ω3>ω2,
故答案为:>;
(5)A.未指明正逆速率,不能说明到达平衡,故A错误;
B.随反应进行,反应混合物的物质的量减小,压强降低,密闭容器中总压强不变,说明到达平衡,故B正确;
C.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,容器中混合气体的密度始终不变,不能说明到达平衡,故C错误;
D.混合气体的总质量不变,随反应进行,反应混合物的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量减小,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明到达平衡,故D正确;
E.平衡时各组分的物质的量之比不一定等于化学计量数之比,与开始的物质的量及转化率有关,当n(A):n(B):n(C)=2:3:3,不能说明到达平衡,故E错误;
故答案为:BD.
点评:本题考查化学平衡的有关计算、化学平衡常数、平衡状态的判断、反应速率的计算等,题目综合性较大,难度中等,注意基础知识的理解掌握.
练习册系列答案
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NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ?mol-1
NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ?mol-1
.若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大,则E1的变化是
减小
减小
,该反应的反应热△H
不变
不变
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(2)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol-1
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJ?mol-1
则反应CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)的△H=
-283
-283
kJ?mol-1
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3
2
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为进一步研究NH3生成量与温度的关系,测得常压下达到平衡时部分实验数据如下表:
T/K 303 313 323
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此合成反应中,a
>
>
0;△s
<
<
0,(填“>”、“<”或“=”)
(4)在一固定容积为2L的密闭容器内加入2mol NH3和3mol O2,发生反应4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g),2min后达到平衡,生成1.2mol NO.则前2分钟的平均反应速率v(NH3)为
0.3mol/(L?min),
0.3mol/(L?min),
,平衡时O2的转化率为
50%
50%
,该反应平衡常数的表达式K=
C4(NO)C6(H2O)
C4(NH3)C5(O2)
,
C4(NO)C6(H2O)
C4(NH3)C5(O2)
,
.
(5)某温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生下列反应:N2(g)+3H2(g) 
催化剂
高温高压
2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1,实验测得反应起始时、达到平衡时的有关数据如下表所示:
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol 反应达平衡时的焓变/kJ?mol-1
N2 H2 NH3
A 1 3 0 △H1=-23.1
B 0.9 2.7 0.2 △H2
容器B中反应达到平衡状态时的反应热△H2=
13.86
13.86
.

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