14.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反应过程中的能量变化如图所示。

(1)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH________0(填“<”、“=”或“>”)。

(2)在一定条件下,上述反应在一密闭容器中达到平衡。该反应平衡常数的表达式为________________________________________________________________________;

结合该表达式分析,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的压强,平衡________(填字母)。

A.向正反应方向移动

B.向逆反应方向移动

C.不移动

(3)如图表示该反应在某一时间段中反应速率与时间的关系(t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个,且各不相同)。各阶段对应的平衡常数如图表所示:

t1~t2
t3~t4
t4~t5
t6~t7
K1
K2
K3
K4

 

 

由此可判断各平衡常数之间的大小关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。

解析:(1)由题图可知,生成物的能量低于反应物,所以反应为放热反应。(2)在一密闭容器中,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的压强,因为H2浓度不变,根据表达式知体系内其他组分浓度也不变,正逆反应速率也不会变化,故平衡不移动。(3)分析图像:t2时刻改变条件后,v正、v逆都增大,且v逆>v正,平衡逆向移动(向吸热方向移动),综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知:t2时刻所改变的条件是升高温度,由平衡常数的表达式可知,平衡逆向移动,平衡常数变小,故K1>K2;t4时刻改变条件,正逆反应速率都增大,但平衡不移动,故t4时刻所改变的条件是使用催化剂,平衡常数不变,K3=K2;t5时刻改变条件,正逆反应速率都减小,且v逆>v正,平衡逆向移动,分析知:改变的条件是降低压强,因平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变化,故K4=K3,综合知:K1>K2=K3=K4。

答案:(1)< (2)K= C

(3)K1>K2=K3=K4

13.(2014·湖北模拟)已知:

①溶液中CrO显黄色,Cr2O显橙红色;

②PbCrO4难溶于水,也难溶于强酸;

③H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-a kJ/mol;

④3Cl2(g)+2Cr3+(aq)+16OH-(aq)===2CrO(aq)+6Cl-(aq)+8H2O(l) ΔH=-b kJ/mol;

⑤2CrO(aq)+H+(aq)Cr2O(aq)+H2O(l) ΔH=-c kJ/mol,平衡常数K=9.5×104。(a、b、c均大于0)

对上述反应③,取50 mL溶液进行试验,部分测定数据如表:

时间(s)
0
0.01
0.02
0.03
0.04
n(CrO)/mol
0.01
8.0×10-4
5.4×10-4
5.4×10-4
 
n(Cr2O)/mol
0
 
4.73×10-3
 
4.75×10-3

试回答下列问题:

(1)0.02 s到0.03 s之间用Cr2O表示该反应的平均反应速率为__________。

(2)下列说法正确的是( )

A.0.03 s时v正(CrO)=2v逆(Cr2O)

B.溶液pH值不变说明该反应已达平衡状态

C.溶液中c(CrO)∶c(Cr2O)=2∶1时该反应已达平衡状态

D.反应放热2.5×10-3c kJ时CrO的转化率为50%

E.升温该反应平衡常数变大

F.0.04 s时加入足量的Pb(NO3)2 可使溶液由橙色变为黄色

(3)0.03 s时溶液的pH=__________。

(4)已知酸性条件下Cr2O将Cl-氧化为Cl2,本身被还原为Cr3+为放热反应,试写出该反应的热化学方程式:____________________________________________________。

解析:0.03 s时n(Cr2O)=×(0.01 mol-5.0×10-4 mol)=4.75×10-3 mol,已经达到平衡状态。

(1)0.02 s到0.03 s之间用Cr2O表示该反应的平均反应速率为(4.75×10-3 mol-4.73×10-3 mol)÷0.05 L÷0.01 s =4×10-2 mol/(L·s)。(2)A项,0.03 s时反应达到平衡状态,v正(CrO)=2v逆(Cr2O),正确;B项,溶液pH值不变说明该反应已达平衡状态,正确;C项,溶液中c(CrO)∶c(Cr2O)=2∶1时该反应不一定达到平衡状态,错误;D项,反应放热2.5×  10-3 c kJ时,消耗5×103 mol CrO,转化率为50%,正确;E项,该反应为放热反应,升温,平衡常数变小,错误;F项,0.04 s时加入足量的Pb(NO3)2 ,c(CrO)降低溶液不会由橙色变为黄色,错误。(3)0.03 s时,=9.5×104,c(H+)=0.1 mol/L,pH=1。(4)③×16-④-⑤得Cr2O +6Cl-+14H+===3Cl2+2Cr3++7H2O ΔH=(c+b-16a)kJ/mol。

答案:(1)4×10-2 mol/(L·s) (2)ABD (3)1 

(4)Cr2O +6Cl-+14H+===3Cl2+2Cr3++7H2O 

ΔH=(c+b-16a)kJ/mol。

12.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为

Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

ΔH=a kJ/mol。

(1)已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨,s)===2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=+489.0 kJ/mol,

②C(石墨,s)+CO2(g)===2CO(g)

ΔH2=+172.5 kJ/mol,

则a=________。

(2)冶炼铁的反应的平衡常数表达式为K=________,温度升高后,K值______(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(3)在T ℃时,该反应的平衡常数K=64,在2 L恒容密闭容器甲和乙中,分别按如表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。

 
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
2.0
1.0
1.0

①甲容器中CO的平衡转化率为________。

②下列说法正确的是________(填字母)。

a.若容器内气体密度恒定,表示反应达到平衡状态

b.甲容器中CO的平衡转化率大于乙容器中的

c.甲、乙容器中,CO的平衡浓度之比为2∶3

d.增加Fe2O3的量可以提高CO的转化率

解析:(1)根据盖斯定律,由①-②×3得Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=(489.0-172.5×3)kJ/mol=-28.5 kJ/mol,故a=-28.5。(2)固体物质不能写入平衡常数表达式中,故K=。由于该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数将减小。(3)①设平衡时,反应用去x mol CO,则平衡时CO、CO2的物质的量分别为(1-x)mol、     (1+x)mol。因化学方程式中两气体物质的化学计量数相等,所以可将物质的量直接代入平衡常数表达式中,得=64,解得x=0.6,则CO的平衡转化率为60%,平衡时CO的浓度为0.2 mol/L。②由于该反应有固体参加和生成,故只要平衡发生移动,气体的质量就会发生变化,密度也就改变,所以当气体密度恒定时,反应一定达到平衡状态,a正确;模仿上题的方法,可求得乙容器中平衡时CO的转化率为70%,浓度为0.3 mol/L,故b错误、c正确;Fe2O3是固体,增加它的量对平衡无影响,故d错误。

答案:(1)-28.5 (2) 减小

(3)①60% ②ac

 0  116343  116351  116357  116361  116367  116369  116373  116379  116381  116387  116393  116397  116399  116403  116409  116411  116417  116421  116423  116427  116429  116433  116435  116437  116438  116439  116441  116442  116443  116445  116447  116451  116453  116457  116459  116463  116469  116471  116477  116481  116483  116487  116493  116499  116501  116507  116511  116513  116519  116523  116529  116537  447090 

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