题目内容

3.在20L恒容密闭容器中,按物质的量之比为1:2充入CO和H2发生:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=akJ/mol.测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示:n(H2)在P2及195℃时随时间变化如表所示
t/min0135
n(H2)/mol8544
下列说法正确的是(  )
A.P1>P2,a<0
B.在P2及195℃时,反应前3min的平均速率v(CH3OH)=0.08mol/(L•min)
C.在P2及195℃时,该反应的平衡常数为25(mol/L)-2
D.在B点时,v正>v逆

分析 根据化学反应速率和平衡常数的定义进行计算,根据影响化学平衡的因素进行判断得出正确结论.升高温度,化学反应速率加快,平衡向着吸热的方向移动;增大压强,化学反应速率加快,平衡向着气体体积减小的方向移动.

解答 解:A.P1时,升高温度,CO转化率减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,△H<0;该反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,195℃时,CO转化率P2大于P1,压强从P1变到P2后平衡正向移动,因此P1到P2为增大压强,P1<P2,故A错误;
B.0~3 min,n(H2)=8-4=4mol,故n(CH3OH)=4÷2=2mol,v(CH3OH)=$\frac{\frac{2}{20}}{3}$mol•L-1•min-1=0.033mol•L-1•min-1,故B错误;
C.由表中信息可知,起始时:c(H2)=$\frac{8mol}{20L}$=0.4mol/L,c(CO)=$\frac{1}{2}$c(H2)=0.2mol/L;平衡时:c(H2)=$\frac{4mol}{20L}$=0.2mol/L; 
                       CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始浓度(mol/L) 0.2     0.4           0
转化浓度(mol/L) 0.1     0.2           0.1
平衡浓度(mol/L) 0.1     0.2          0.1
K=$\frac{c(CH{\;}_{3}OH)}{c(CO)•{c}^{2}(H{\;}_{2})}$=$\frac{0.1}{0.2×0.2×0.1}$=25L2•mol-2,故C正确;
D.根据表中数据知,平衡时氢气转化率为50%,当可逆反应中初始反应物物质的量之比等于其计量数之比时,其反应物转化率相等,所以该温度和压强下CO的转化率为50%,根据图知,A点是平衡状态,B点转化率大于A点,该反应在该温度和压强下达到平衡状态,应该向逆反应方向移动,所以B点v(正)<v(逆),故D错误,
故选C.

点评 本题考查外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,化学反应速率和平衡常数的计算,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析、计算能量的考查,注意把握图象的分析和理解,难度中等.

练习册系列答案
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11.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌.以下是电解法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已知:纯的ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全.
(1)用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质.除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的BaCl2(填化学式),至沉淀不再产生后.再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去.经检测发现滤液中SO42-浓度仍大于10-5mol/L,其原因是BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量CO32-时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)而释放出SO42-(或其它合理答案).[已知:Ksp( BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]
(2)写出无隔膜电解槽内发生反应的总化学方程式NaCl+3H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ NaClO3+3H2↑.
(3)写出二氧化氯发生器中生成ClO2的化学方程式2NaClO3+SO2=Na2SO4+2ClO2,通入空气的目的是稀释ClO2,防止ClO2爆炸.
(4)将ClO2通入电解槽的阴极室,饱和NaCl溶液通入电解槽的阳极室,电解一段时间后,可得到产品,写出电解时阴极的电极反应式ClO2+e-=ClO2-.
(5)NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl.取等质量NaClO2,其中一份给以适当条件使之变质,另一份严格保存,均配成溶液.并分别与足量FeSO4溶液反应,消耗Fe2+的物质的量相同(填“相同”、“不相同“或“无法判断”).
(6)亚氯酸钠在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO2-、Cl-等,其中HC1O2和ClO2都具有漂白作用,但ClO2有毒,经测定,25℃时各组分含量随pH变化情况如图所示(Cl-没有画出).则下列分析正确的是ABD

A.亚氯酸钠在碱性条件下较稳定
B.25℃时,HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10-6
C.pH=7时,溶液中含氯微粒的浓度大小为:c(HClO2)>c(ClO2-)>c(ClO2)>c(Cl-)
D.25℃时,该溶液在pH=4时比pH=11时更适合漂白.
18.实验室采用简易装置模拟演示工业炼铁原理,实验装置图和实验步骤如下:

①按上图连接好装置,检查装置气密性.
②称取适量 Fe2O3于石英试管中,点燃Ⅰ处酒精灯,缓慢滴入甲酸.
③在完成某项操作后,点燃另外两处酒精灯.
④30min后熄灭酒精灯,关闭弹簧夹.
⑤待产物冷却至室温后,收集产物.
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯(金属网罩可以集中火焰、提高温度)和酒精喷灯加热的产物.
请回答下列问题:
(1)制备CO的原理是利用甲酸(HCOOH)在浓硫酸加热条件下的分解制得,盛放甲酸的仪器名称为分液漏斗,该反应的化学方程式HCOOH$→_{加热}^{浓硫酸}$CO↑+H2O.
(2)实验步骤③某项操作是指检验CO纯度.
(3)实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为III、I、II.(填Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)
(4)通过查资料获取如下信息:
Ⅰ.酒精灯平均温度为600℃;加网罩酒精灯平均温度为700℃,酒精喷灯平均温度为930℃.
Ⅱ.资料指出当反应温度高于710℃,Fe能稳定存在,680℃~710℃之间,FeO稳定存在,低于680℃,则主要是Fe3O4.试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因是长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度.
(5)已知FeO、Fe2O3、Fe3O4氧元素的质量分数分别为:22.2%、30%、27.6%.
利用仪器分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如表:
加热方式产物元素组成各元素的质量分数%
FeO
酒精灯Fe和O74.5025.50
带网罩酒精灯Fe和O76.4823.52
酒精喷灯Fe100.000.00
分析各元素的质量分数可知前二种加热方式得到的产物为混合物,其中酒精灯加热所得产物的组成最多有9种种可能.
(6)通过进一步的仪器分析测出前二种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe3O4和Fe,用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe.请计算利用酒精灯加热方式混合物中Fe3O4和Fe的质量比为12:1.(要求保留整数)

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