题目内容

18.900℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯,发生反应:=CH2(g)+H2(g)△H=a kJ•mol-1下列说法正确的是(  )
经一段时间后达到平衡.反应过程中测定的部分数据见下表:
时间/min010203040
n(乙苯)/mol0.400.300.24n2n3
n(苯乙烯)/mol0.000.10n10.200.20
A.保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,则乙苯的转化率大于50%
B.反应在前20 min的平均速率为v(H2)=0.004mol•L-1•min-1
C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(乙苯)=0.08mol•L-1,则a<0
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH2,达到平衡前v(正)>v(逆)

分析 A.保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,乙苯的转化率不变,根据表中数据计算乙苯的转化率;
B.由表中数据可知,20min内乙苯的物质的量变化量为0.4mol-0.24mol=0.16mol,根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v(乙苯),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
C.由表中数据可知,30min时处于平衡状态,平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,计算平衡时乙苯的浓度,根据升高温度乙苯的浓度变化,判断温度对平衡的影响;
D.利用三段式平衡时各组分的平衡浓度,计算平衡常数,计算此时的浓度商Qc,与平衡常数比较,判断反应进行方向,据此解答.

解答 解:A.由表中数据可知,30min时处于平衡状态,平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,由方程式可知,参加反应的乙苯的物质的量为0.2mol,故乙苯的转化率为$\frac{0.2mol}{0.4mol}$×100%=50%.保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,乙苯的转化率不变为50%,故A错误;
B.由表中数据可知,20min内乙苯的物质的量变化量为0.4mol-0.24mol=0.16mol,故v(乙苯)=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{20min}$=0.004mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)=v(乙苯)=0.004mol•L-1•min-1,故B正确;
C.由表中数据可知,30min时处于平衡状态,平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,由方程式可知,参加反应的乙苯的物质的量为0.2mol,故平衡时乙苯的浓度为$\frac{0.4mol-0.2mol}{2L}$=0.1mol/L,升高温度乙苯的浓度变为0.08mol•L-1,说明平衡向正反应移动,正反应为吸热反应,故a>0,故C错误;
D.由表中数据可知,30min时处于平衡状态,平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,平衡时苯乙烯的浓度为$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L,由方程式可知,氢气的平衡浓度为0.1mol/L,参加反应的乙苯的物质的量为0.2mol,故平衡时乙苯的浓度为0.1mol/L,故平衡常数k=$\frac{0.1×0.1}{0.1}$=0.1.相同温度下,起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH2,此时浓度商Qc=$\frac{\frac{0.1}{2}×\frac{0.3}{2}}{\frac{0.1}{2}}$=0.15,大于平衡常数0.1,反应向逆反应进行,故达到平衡前v正<v逆,故D错误;
故选B.

点评 本题考查化学反应速率计算、化学平衡有关计算、化学平衡常数计算与应用,难度中等,注意D选项中利用平衡常数判断反应进行方向.

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T/℃200300400
KK1K20.5
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