13.(2014·张家界调研)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:
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能使化学反应速率加快的措施有________(填序号)。
①增加C的物质的量
②升高反应温度
③随时吸收CO、H2转化为CH3OH
④密闭定容容器中充入CO(g)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下两组数据:
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实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
|
H2O |
CO |
H2 |
CO |
|||
|
1 |
650 |
2 |
4 |
1.6 |
2.4 |
5 |
|
2 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
1.6 |
3 |
①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为_______________________________。
②该反应的逆反应为________(选填“吸”或“放”)热反应。
(3)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol 的H2,在一定条件下发生如下反应:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0
该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:
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①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而在t2、t8时都改变了条件,试判断t8时改变的条件可能是________________________________________________。
②若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析:(1)增加C的物质的量,不能改变其浓度,不能加快化学反应速率;吸收CO、H2相当于降低生成物的浓度,其化学反应速率减慢;充入CO增大生成物的浓度,可使化学反应速率加快。(2)①v(CO2)=v(CO)==0.16 mol/(L·min)。②对比实验1、2可知,升高温度,生成H2的量减少,说明逆反应是吸热反应。(3)①本反应前后气体物质的化学计量数之和不等,t8时逆反应速率急剧提高且与正反应速率相等,故只能是加催化剂的原因。②t4时降压,平衡左移,v逆急降,然后在t5时达到平衡。
答案:(1)②④ (2)①0.16 mol/(L·min) ②吸
(3)①使用了催化剂
②
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12.(2014·河南安阳高三联考)利用催化剂可使NO和CO发生反应:2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在实验设计表中。
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实验编号 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
|
T(℃) |
280 |
|
350 |
|
NO初始浓度(mol/L) |
1.2×10-3 |
1.2×10-3 |
|
|
CO初始浓度(mol/L) |
5.8×10-3 |
|
|
|
催化剂的比表面积(m2/g) |
82 |
124 |
82 |
(1)请填全表中的各空格。
(2)实验Ⅰ中,NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如图所示。请在给出的坐标图中画出实验Ⅱ、Ⅲ中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线,并标明各曲线的实验编号。
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解析:(1)在其他量相同的情况下,才能判断变量对速率的影响,要验证温度对速率的影响,催化剂的比表面积、反应物的初始浓度等要相同;同理,验证催化剂的比表面积对速率的影响,温度、反应物的初始浓度要相同。(2)Ⅰ、Ⅱ的区别是催化剂的比表面积不同,因此Ⅱ的反应速率较快,但催化剂不影响平衡的移动。Ⅰ、Ⅲ的区别是温度变化,温度升高,化学反应速率加快,达到平衡的时间缩短,NO转化率降低,故最终Ⅲ中c(NO)较Ⅰ、Ⅱ中c(NO)大。
答案:(1)
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实验编号 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
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T(℃) |
|
280 |
|
|
NO初始浓度 |
|
|
1.2×10-3 |
|
CO初始浓度 |
|
5.8×10-3 |
5.8×10-3 |
(2)
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二、非选择题
11.在一个容积固定为2 L的密闭容器中,发生反应aA(g)+bB(g)
pC(g) ΔH=?反应情况记录如表:
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时间 |
c(A) (mol/L) |
c(B) (mol/L) |
c(C) (mol/L) |
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0 |
1 |
3 |
0 |
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第2 min |
0.8 |
2.6 |
0.4 |
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第4 min |
0.4 |
1.8 |
1.2 |
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第6 min |
0.4 |
1.8 |
1.2 |
请仔细分析,根据表中数据,回答下列问题:
(1)a=______,b=______,p=______。(取最小正整数)
(2)第2 min到第4 min内A的平均反应速率v(A)=________mol/(L·min)。
(3)若从开始到第4 min建立平衡时反应放出的热量为235.92 kJ,则该反应的ΔH=________。
解析:(1)由表中数据可知在4~6 min时反应达到平衡状态,则4 min内A、B、C的浓度变化分别为0.6 mol/L、1.2 mol/L、1.2 mol/L,A、B、C的浓度变化之比为1∶2∶2,所以a=1,b=2,p=2。(2)2~4 min内A的浓度变化为0.8 mol/L-0.4 mol/L=0.4 mol/L,所以A的反应速率为0.4 mol/L÷2 min=0.2 mol/(L·min)。(3)从开始到第4 min建立平衡,参加反应的A的物质的量为0.6 mol/L×2 L=1.2 mol,所以1 mol A反应放出的热量为235.92 kJ÷1.2 mol=196.6 kJ/mol,所以ΔH=-196.6 kJ/mol。
答案:(1)1 2 2 (2)0.2 (3)-196.6 kJ/mol