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对于N2O4(g)2NO2 (g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图7-4所示(实线上的任何一点为对应压强下的平衡点)。

图7-4

(1)A、C两点的正反应速率的关系为vA_________vC(填“<”“>”或“=”)。

(2)A、B、C、D、正各状态中,v(正)<v(逆)的是_________。

(3)维持p1不变,E→A所需时间为x;维持p2不变,D→C所需时间为y,则x_____________y(填“<”“>”或“=”)。

(4)欲要求使E状态从水平方向到达C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的方法是____________。

A.从p1无限缓慢加压至p2,再由p2无限缓慢降压至p1

B.从p1突然加压至p2,再由p2无限缓慢降压至p1

C.从p1突然加压至p2,再由p2突然降压至p1

D.从p1无限缓慢加压至p2,再由p2突然降压至p1

(1)<  (2)D  (3)>  (4)B

提示:(1)由于C点对应的压强大于A点的压强,所以正反应速率vA<vC

(2)A、B、C三点都在平衡线上,所以此三点的正逆反应速率相等。D点要达到平衡,必须降低NO2的百分含量,也就是使平衡向逆反应方向移动,从而得出v(正)<v(逆)。E点要达到平衡,必须提高NO2的质量分数,也就是使平衡向正反应方向移动,从而得出v(正)>v(逆)。故答案为D。

(3)AE与DC线段的长度相等,也就是NO2的体积变化量相等。但由于D点的压强大于正点的压强,所以D点的反应速率大于正点的反应速率,故所需时间x>y。

(4)对于压强的改变,当快速加压时,平衡未移动,但压强迅速增大,反映在图像上就是纵坐标不变,横坐标不断增大;当缓慢加压时,平衡不断地被破坏,但又不断地建立新的平衡,所以缓慢加压时,NO2的体积分数的变化应不断地在平衡曲线上滑动。所以“使E状态从水平方向到达C状态”,应突然加压;“由C沿平衡曲线以达A状态”,应缓慢降压。答案为B。

练习册系列答案
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下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:K=

它所对应反应的化学方程式为                                             

已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应的平衡常数如下:

C(s)+CO2(g)  2CO(g),K1

CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g),K2

C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g),K3

则K1、K2、K3之间的关系为                           

(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

该反应的逆反应方向是         反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时CO的转化率为           

(3)对于反应N2O4(g)2NO2(g)-Q(Q>0),在温度

为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化

曲线如图所示。下列说法正确的是       

A.两种不同的温度比较:T1 > T­­­2

B.A、C两点的反应速率:A<C

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C     

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法实现

(4)如右图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含量,从而确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g)  2N2(g) + 3H2O(g)

以下说法正确的是(注:脱氮率即氮氧化物转化率)

A.上述反应的正反应为吸热反应

B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响

C.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高

D.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

 

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