题目内容

在10L的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)
其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请回答:
(1)该反应为
 
(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)该反应的化学平衡常数表达式为K=
 

(3)能说明该反应达到化学平衡状态的是
 

①CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为0
(4)某温度下,将CO2和H2各0.10mol充入该容器中,达到平衡后,测得c(CO)=0.0080mol/L,则CO2的转化率为
 

(5)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)?c(H2)=c(CO)?c(H2O),试判断此时的温度为
 
℃.
考点:反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响分析;
(2)根据化学平衡常数的概念书写;
(3)平衡状态的特征有正逆反应速率相等和各组分的浓度保持不变;
(4)转化率α=
转化浓度
起始浓度

(5)c(CO2)?c(H2)=c(CO)?c(H2O),说明K=1.
解答: 解:(1)化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热,故答案为:吸热;
(2)因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K=
c(CO)?c(H2O)
c(CO2)?c(H2)
,故答案为:
c(CO)?c(H2O)
c(CO2)?c(H2)

(3)①说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故①正确;
②浓度相等不一定不变,故②错误;
③浓度不变,说明反应达到平衡状态.故③正确;
④平衡状态是动态平衡,正逆反应速率不可能为0,故④错误,故选:①③;
(4)反应CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)中,各物质的化学计量数都是1,相等,达到平衡后,测得c(CO)=0.0080mol/L,则反应的c(CO2)=0.008mol/L,起始c(CO2)=0.01mol/L,所以α(CO2)=
0.008mol/L
0.01mol/L
×100%=80%,故答案为:80%;
(5)c(CO2)?c(H2)=c(CO)?c(H2O),说明K=1,温度为830℃,故答案为:830.
点评:本题主要考查温度对化学平衡、化学平衡常数的影响以及平衡状态判断、转化率计算,难度不大,考查学生分析和解决问题的能力.
练习册系列答案
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(一) 尿素又称碳酰胺,是含氮量最高的氮肥,工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素.其反应分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)?H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l)△H1=-330.0kJ?mol-1
第二步:H2NCOONH4(l)?H2O(l)+H2NCONH2(l)△H2=+226.3kJ?mol-1
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5m3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的物质的量随时间的变化如图1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
 
步反应决定.
②反应进行到10min时测得CO2的物质的量如图1所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=
 
mol/(L?min).
③当反应在一定条件下达到平衡,若在恒温、恒容下再充入一定量气体He,则CO(NH22(l)的质量
 
(填“增加”、“减小”或“不变”).
(二)氨是制备尿素的原料,NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用.
氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol/L的氨水与b mol/L的硫酸以3:2体积比混合反应后溶液呈中性.用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为
 

(三)氢气是合成氨的原料.“氢能”将是未来最理想的新能源.
(1)在25℃,101KPa条件下,1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为
 

(2)氢气通常用生产水煤气的方法制得.其中C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),在850℃时平衡常数K=1.若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6.0mol H2O.
①当加热到850℃反应达到平衡的标志有
 

A.容器内的压强不变        B.消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等
C.混合气的密度不变        D.单位时间有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂
②x应满足的条件是
 

(四)CO2是合成尿素的原料,但水泥厂生产时却排放出大量的CO2.华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图2所示:
(1)上述生产过程的能量转化方式是
 

(2)上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为
 
,阴极的电极反应式为
 

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