题目内容

3.Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)?H2(g)+I2(g).在716K时,将2mol碘化氢气体充入体积为VL的容器中进行分解,当反应达到平衡时气体混合物中碘化氢的体积分数为0.80,试计算:
(1)该反应的平衡常数K(计算结果用分数表示).
(2)达平衡时HI的转化率.

分析 达到平衡时,气体混合物中碘化氢的体积分数为0.80,根据反应2HI(g)?H2(g)+I2(g)可知,反应前后气体的物质的量不变,则平衡时HI的物质的量为2mol×0.80=1.6mol,则
                         2HI(g)?H2(g)+I2(g)
起始时(mol)  2         0        0
转化(mol•)  0.4          0.2          0.2
平衡时(mol)  1.6           0.2            0.2
(1)根据c=$\frac{n}{V}$计算出平衡时各组分的浓度,平衡常数K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,然后据此计算出该反应的平衡常数;
(2)根据转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%计算出平衡时HI的转化率.

解答 解:达到平衡时,气体混合物中碘化氢的体积分数为0.80,根据反应2HI(g)?H2(g)+I2(g)可知,反应前后气体的物质的量不变,则平衡时HI的物质的量为2mol×0.80=1.6mol,则
                         2HI(g)?H2(g)+I2(g)
起始时(mol)  2         0        0
转化(mol•)  0.4          0.2          0.2
平衡时(mol)  1.6           0.2            0.2
(1)该反应在716K时时的平衡常数为:K=$\frac{\frac{0.2mol}{VL}×\frac{0.2mol}{VL}}{(\frac{1.6mol}{VL})^{2}}$=$\frac{1}{64}$,
答:该反应在716K时时的平衡常数为$\frac{1}{64}$;
(2)达平衡时HI的转化率为:$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%,
答:达平衡时HI的转化率为20%.

点评 本题考查了化学平衡的计算,题目难度中等,明确化学平衡常数的概念及表达式为解答关键,注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用方法,试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力.

练习册系列答案
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3.(醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$+H2O
可能用到的有关数据如下:
相对分子质量密度/(g•cm3沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸.b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90oC.
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5% 碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙.最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g.
(1)装置b的名称是直形冷凝器.
(2)加入碎瓷片的作用是防止暴沸;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是B(填正确答案标号).
A.立即补加      B.冷却后补加     C.不需初加      D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为
(4)分液漏斗在使用前必须清洗干净并检漏;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的上口倒出(填“上口倒出”或“下口倒出”).
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥.
(6)在环已烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有CD(填正确答案标号).
A.圆底烧瓶    B.温度计     C.吸滤瓶      D.环形冷凝管     E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是C(填正确答案标号).
A.41%         B.50%          C.61%           D.70%
12.以黄铜矿精矿为原料,制取金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如图所示装置进行电化学浸出实验.
将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解.在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂.
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生.
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜.
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2+4H+═Cu2++Fe2++2H2S↑    
2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+
阳极区硫酸铁的主要作用是吸收硫化氢气体,防止环境污染.
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有红色固体析出,一段时间后红色固体溶解.写出析出红色固体的反应方程式Cu2++2e-=Cu.
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是分液漏斗.           
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是增大H+浓度,使平衡2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生
(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-).

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