(23分)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 | 250°C | 300°C | 350°C |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
(2)在100℃压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡 (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 。(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是 。
A.升温 B.加入催化剂 C.增加CO的浓度 D.恒容充入H2
E.恒压充入惰性气体 F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同) 。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
| 反应物投入量 | 1molCO、2moL H2 | 1molCH3OH | 2molCH3OH | |
| 平衡 时的 数据 | CH3OH浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
| 反应的能量变化 | akJ | bkJ | ckJ | |
| 体系压强(Pa) | p1 | p2 | p3 | |
| 反应物转化率 | α1 | α2 | α3 | |
①c1、c2、c3的关系表达正确的为
A.c3>2c1 B.c1<c3<2c1 C.c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
A.c<2|△H| B.a+b=|△H| C.c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
A.p1=p2 B.p2<p3<2p2 C.p3>2p2
④α1、α2、α3的关系表达不正确的为
A.α1=α2 B.α3<α2 C.α1+α2="1"
(6分)氯气在298K、100kPa时,在1L水中可溶解0.09mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题:
(1)该反应的离子方程式为______________________________;
(2)估算该离子反应的平衡常数__________
(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向____反应方向移动;
(4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将______(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将向_____反应方向移动。
(5)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
| A.实验室将氨水放在低温处密封保存 |
| B.对于2HI(g) |
| C.在实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气。 |
| D.冰镇啤酒瓶,把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量泡沫。 |
(10分)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H<0 。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图所示,请回答下列问题:![]()
⑴根据上图,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(NH3)=_________________。
⑵该反应450℃的平衡常数________500℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”)。
⑶下列描述中能说明上述反应已达平衡的是___________。
| A.3v正(H2)=2v逆(NH3) |
| B.容器中气体的平均相对分子量不随时间而变化 |
| C.容器中气体的密度不随时间而变化 |
| D.容器中气体的分子总数不随时间而变化 |
⑸第5分钟末将容器的体积缩小一半后,若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3浓度约为0.25mol/L),请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH3浓度的变化曲线。
(15分)(一)一定温度下,在体积固定的密闭中加入2 mol X和1 mol Y,发生如下反应:2X(g) + Y(g)
a Z(g) + W(g) △H =-QkJ·mol-1 (Q>0)
当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1 kJ,物质X的转化率为α;平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)温度升高,平衡常数K的值将 (填“增大”.“减小”或“不变”)。
(2)化学计量数a的值为 ,该反应的熵变△S 0(填“>”.“<”或“=”)。
(3)平衡后,若压缩容器体积,则再达到平衡后X的浓度将________(填“增大”、“减少”或“不变”) X的转化率α= (用含Q.Q1的代数式表示)。
(4)维持温度不变,若起始时向容器中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是 (稀有气体不参与反应)。
| A.2 molX.1mol Y.1molAr | B.a molZ.1mol W |
| C.1 molX.0.5mol Y.0.5a molZ.0.5 mol W | D.4 molX.2mol Y |
请回答下列问题:
(1)5 min内,用X物质表示甲容器中的平均反应速率v(X)=________。
(2)保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙容器中Z的物质的量浓度c(Z)________(填“>”“<”或“=”)3 mol/L。
(3)保持温度不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,下图中能表示甲中反应速率变化情况的是________,能表示乙中反应速率变化情况的是________。
(3分)在相同容积的4个容器中进行同一种可逆反应,2A2(g)+ B2(g)
5C(g),起始时4个容器所盛A2和B2的量如下表所示:
| 容量 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
| A2(mol) | 2 | 1 | 2 | 1 |
| B2(mol) | 1 | 1 | 2 | 2 |
(10分)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H<0 。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图所示,请回答下列问题:
⑴根据下图,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(NH3)=______________________________![]()
⑵该反应450℃的平衡常数________500℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”)。
⑶下列描述中能说明上述反应已达平衡的是___________。
| A.3v正(H2)=2v逆(NH3) |
| B.容器中气体的平均相对分子量不随时间而变化 |
| C.容器中气体的密度不随时间而变化 |
| D.容器中气体的分子总数不随时间而变化 |
⑸第5分钟末将容器的体积缩小一半后,若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3浓度约为0.25mol/L),请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH3浓度的变化曲线。
N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应: 2N2O5(g) ≒ 4NO2(g) + O2(g).△H﹥0
(1)反应达到平衡后,若再通入一定量氮气,则N2O5的转化率将________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
| 0 | 500 | 1000 | |
| 5.00 | 3.52 | 2.48 |
(3)在T2温度下,反应1000 s时测得NO2的浓度为4.98mol·L-1。则T2 __________ T1。(填“大于”“等于”或“小于”)