题目内容
【题目】贮氢合金
可催化由CO、
合成
等有机化工产品的反应。温度为TK时发生以下反应:
①
![]()
②
![]()
③![]()
④![]()
(1)温度为TK时,催化由CO、
合成
反应的热化学方程式为________。
(2)已知温度为TK时
的活化能为
,则其逆反应的活化能为________
。
(3)
时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的
和
发生上述反应②
已排除其他反应干扰
,测得
物质的量分数随时间变化如下表所示:
时间 | 0 | 2 | 5 | 6 | 9 | 10 |
|
|
|
|
|
|
|
若初始投入CO为
,恒压容器容积
,用
表示该反应
分钟内的速率
________。6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,则改变的外界条件为________。
(4)
下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应④,若起始压强为
,达到平衡转化率为
,则反应的平衡常数
________
用平衡分压代替平衡浓度计算,分压
总压
物质的量分数,忽略其它反应
。
(5)某温度下,将
与
的混合气体充入容积为
的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应③。经过
后,反应达到平衡,此时转移电子
。若保持体积不变,再充入
和
,此时
________
填“
”“
”或“
”
。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。
的质量不变
混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再发生改变
(6)已知
、
时水煤气变换中CO和
分压随时间变化关系如下图所示,催化剂为氧化铁。实验初始时体系中的
和
相等、
和
相等;已知
时
的
。
![]()
时
随时间变化关系的曲线是________,
时
随时间变化关系的曲线是________。
【答案】
降低温度
cd
d
【解析】
(1)
![]()
,由盖斯定律可知,
得到
,
,则热化学方程式为:
;
(2)已知温度为TK时
的活化能为
,根据
正反应的活化能
逆反应的活化能,则逆反应的活化能
;
(3)根据初始投入CO为
,则
也为
,恒压容器容积
,
![]()
5min时
物质的量分数为
,
,解得
,用
表示该反应
分钟内的速率
;因为此平衡不受压强影响,正反应是放热反应,所以6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,根据表格数据
物质的量分数减小,平衡应正向移动,则改变的外界条件为降低温度;
下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应
,若起始压强为101kPa,达到平衡转化率为
,设充入甲醇为amol,![]()
体积不变的密闭容器内,压强之比等于物质的量之比,则
,则
;则反应的平衡常数
;
(5)某温度,将
与
的混合气体充入容积为
的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应:
,反应消耗1molCO,反应转移4mol电子,经过
后,反应达到平衡,此时转移电子
,则反应消耗CO为
,
![]()
则平衡常数为
,
若保持体积不变,再充入
和
,则浓度商为
,反应正向进行,所以此时v(正)>v(逆);
a.
的质量不变,能说明该反应已达到平衡状态,故a不选;
b.反应前后气体分子数不相等,随反应进行混合气体的平均相对分子质量发生变化,则混合气体的平均相对分子质量不再改变,能说明该反应已达到平衡状态,故b不选;
c.v正(CO)=2v正(H2),正逆反应速率不相等,不能说明该反应已达到平衡状态,故c选;
d.反应物质总质量不变,容器体积不变,密度是一个定值,则混合气体的密度不再发生改变,不能说明该反应已达到平衡状态,故d选;
(6)对于放热反应来说,温度越低,平衡常数越大,所以
时平衡常数大于
时平衡常数,在
和
时,平衡常数大于
,由此可知,最终平衡时生成物的分压要大于反应物的分压,因此,
分压一定比CO要大;再由曲线变化幅度可知,则曲线a、b为氢气的分压曲线,曲线c、d为一氧化碳的分压曲线。因为此反应为放热反应,所以温度越低,氢气的分压就越高,一氧化碳的分压就越低,所以a、b曲线中,曲线b为
时
随时间变化关系的曲线,曲线c、d中,曲线d为
时
随时间变化关系的曲线。