14.(16分)已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2,在温度973 K和1173 K情况下,K1、K2的值分别如下:
|
温度 |
K1 |
K2 |
|
973
K |
1.47 |
2.38 |
|
1173
K |
2.15 |
1.67 |
请填空:
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3=________.
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式________,据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应.
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有________(填写字母序号).
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.设法减小平衡体系中的CO的浓度
(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化
的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是_____________________________________.
②图乙中t2时刻发生改变的条件是_______________________________________.
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解析:(1)由表中数据知,升高温度,K1增大,K2减小,说明反应①为吸热反应,反
应②为放热反应.
(2)(3)由反应①知,K1=,由反应②知,K2=;①-②得反应③,且K3==,可知反应③为吸热反应.
(4)反应③为气体体积不变的吸热反应,因此升高温度,减少生成物CO的浓度均可使平衡向正反应方向移动.
(5)图甲中,t2时刻化学平衡没有移动,反应速率加快,因此t2时刻增大压强或使用催化剂;图乙中,发生的反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,t2→t3时间段,化学平衡向正反应方向移动,因此,对比0→t1和t2→t3图象变化可知,t2时刻降低温度或设法分离出H2.
答案:(1)吸热 (2)K3=
(3)K3=K1× 吸热 (4)CE
(5)①增大压强或使用催化剂
②降低温度或从体系中分离出H2
12.(14分)在2 L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
|
时间(s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
n(NO)(mol) |
0.020 |
0.010 |
0.008 |
0.007 |
0.007 |
0.007 |
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=__________.已知:K300℃>K350℃,则该反应是________热反应.
(2)图中表示NO2的变化的曲线是________.用O2表示从0-2 s内该反应的平均速率v=________.
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(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________.
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________.
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效催化剂
解析:(1)由于K300℃>K350℃,所以,升高温度化学平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为放热反应.
(2)由于NO2的变化量与NO的变化量相等,是O2变化量的2倍,但曲线的变化方向相反,由此可确定b线是NO2的变化曲线.v(O2)=v(NO)=×
=1.5×10-3 mol/(L·s)
(3)化学平衡状态是各成分的含量保持不变的状态,原理是正逆反应的速率相等.a.v(NO2)、v(O2)没有说明是正反应速率还是逆反应速率,因此不能判断.b.容器压强不变说明容器内各气体物质的总分子数不变,由于该反应是反应前后气体分子数不等的反应,说明反应达到平衡状态.c.由v逆(NO)=2v正(O2)可得,v逆(NO)=2v逆(O2)=2v正(O2),即v正(O2)=v逆(O2),原式能反映出正逆反应速率相等,能够说明达到平衡状态.d.密闭容器不变,气体质量不变因此密度不变,而与是否进行反应无关,所以该项不能说明是否达到平衡.
(4)a.是减少物质,所以不能增大反应速率,错误;b.升高温度平衡向逆反应方向移动,错误;c.正确;d.催化剂只能改变反应速率,不能使化学平衡发生移动,错误.
答案:(1)K= 放
(2)b 1.5×10-3mol/(L·s)
(3)b、c
(4)c
11.(9分)(2009·菏泽模拟)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
|
T/℃ |
700 |
800 |
830 |
1
000 |
1
200 |
|
K |
0.6 |
0.9 |
1.0 |
1.7 |
2.6 |
回答下列问题:
(1)该反应为________反应(填“吸热”“放热”).
(2)能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是________.
a.容器中压强不变
b.混合气体中c(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O)
d.c(CO2)=c(CO)
(3)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时,CO平衡浓度为0.25 mol/L,试判断此时的温度为________℃.
(4)若在(3)所处的温度下,在1 L的密闭容器中,加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时,H2的物质的量为________.
a.等于1.0 mol b.大于1.0 mol
c.大于0.5 mol d.无法确定
解析:(1)根据升高温度,平衡常数增大,即向正反应方向移动,该反应为吸热反应.
(2)化学平衡状态可根据等速标志和浓度不变标志确定.
(3) CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
开始(mol/L) 0.5 0.5 0 0
平衡(mol/L) 0.25 0.25 0.25 0.25
所以K=1,由表可知,温度830℃.
(4)830℃时,K=1,由此可知,加入2 mol CO2和3 mol H2,氢气相对过量,达平衡时H2的物质量大于1.0 mol.
答案:(1)吸热 (2)bc (3)830 (4)b