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專題7.3 化學(xué)平衡移動
(測試時間45分鐘,滿分100分)
姓名: 班級: 得分:
一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分)
1.【陜西西安“八校”2018屆高三聯(lián)考】在密閉容器中,一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng)xA(g)+yB(g)==zC(g),達(dá)到平衡時,測得A的濃度為0.5mol/L,在溫度不變的條件下,將容器的體積擴(kuò)大到兩倍,使再達(dá)到平衡,測得A的濃度降低為0.3mol/L,下列有關(guān)判斷正確的是 ( )
A. x+y
molL-說明升高溫度平衡正向移動,則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)ΔH >0;C項錯誤;D.平衡后向上述容器中再充入0.10molCOCl2,相當(dāng)于增大了壓強(qiáng),平衡最終逆向移動,COCl2的轉(zhuǎn)化率減小,D項錯誤;答案選A。
4.【湖南師大附中2019屆高三上學(xué)期月考】臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,下列選項中有關(guān)圖象對應(yīng)的分析正確的是 ( )
A
B
C
D
平衡后升溫,NO2含量降低
0~2 s內(nèi),v(O3)=0.2 molL-1s-1
v正:b點>a點
b點:v逆>v正
恒溫,t1時再充入O3
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
5.【天津南開區(qū)2018屆高三三?!吭诤闳菝荛]容器中通入X并發(fā)生反應(yīng):2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是 ( )
A. M點的正反應(yīng)速率υ正小于N點的逆反應(yīng)速率υ逆
B. T2下,在0~t1時間內(nèi),υ(Y)=mol/(Lmin)
C. M點時再加入一定量X,平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小
D. 該反應(yīng)進(jìn)行到M點放出的熱量小于進(jìn)行到W點放出的熱量
【答案】D
詳解:用“先拐后平”法,T1優(yōu)先T2出現(xiàn)拐點,T1達(dá)到平衡時間短、速率快,其它條件不變時升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快,則T1T2;T2平衡時c(X)小于T1,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),該反應(yīng)的ΔH0。A項,M點是T1時的平衡點,υ正(M)=υ逆(M),N點是T2時的不平衡點,N點時的逆反應(yīng)速率小于T2平衡時的逆反應(yīng)速率,由于T1T2,T2平衡時的反應(yīng)速率小于T1平衡時的反應(yīng)速率,M點的正反應(yīng)速率υ正大于N點的逆反應(yīng)速率υ逆,A項錯誤;B項,T2下,0~t1時間內(nèi)υ(X)===mol/(Lmin),不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,υ(Y)=υ(X)=mol/(Lmin),B項錯誤;C項,M點時再加入一定量X,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大,C項錯誤;D項,該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),W點消耗X的物質(zhì)的量大于M點,該反應(yīng)進(jìn)行到M點放出的熱量小于進(jìn)行到W點放出的熱量,D項正確;答案選D。
6.【黑龍江牡丹江一中2019屆10月月考】在恒溫恒壓下,向密閉容器中充入4mol A和2 mol B,發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0。2min后,反應(yīng)達(dá)到平衡,生成C為1.6mol。則下列分析正確的是 ( )
A. 若反應(yīng)開始時容器體積為2L,則Vc=0.4mol?L-1?min-1
B. 若在恒壓絕熱條件下反應(yīng),平衡后nc<1.6mol
C. 若2min后,向容器中再投入2mol A和1 mol B, B的轉(zhuǎn)化率變大
D. 若該反應(yīng)在恒溫恒容下進(jìn)行,放出熱量將增加
【答案】B
7.【湖北部分重點中學(xué)2019屆高三上學(xué)期起點考試】工業(yè)上利用Ga與NH3高溫條件下合成固體半導(dǎo)體材料氮化稼(GaN)同時有氫氣生成。反應(yīng)中,每生成3molH2時放出30.8kJ的熱量。恒溫恒容密閉體系內(nèi)進(jìn)行上述反應(yīng), 下列有關(guān)表達(dá)正確的是 ( )
A. I圖像中如果縱坐標(biāo)為正反應(yīng)速率,則t時刻改變的條件可以為升溫或加壓
B. II圖像中縱坐標(biāo)可以為鎵的轉(zhuǎn)化率
C. III圖像中縱坐標(biāo)可以為化學(xué)反應(yīng)速率
D. IV圖像中縱坐標(biāo)可以為體系內(nèi)混合氣體平均相對分子質(zhì)量
【答案】A
【解析】A.I圖象中如果縱坐標(biāo)為正反應(yīng)速率,升高溫度或增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,圖象符合題意,A正確;B.Ga是固體,沒有濃度可言,不能計算其轉(zhuǎn)化率,B錯誤;C.Ga是固體,其質(zhì)量不影響反應(yīng)速率,C錯誤;D.反應(yīng)方程式為2Ga(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g)△H<0,相同壓強(qiáng)下,升高溫度,平衡逆向移動,平均相對分子質(zhì)量增大;相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡逆向移動,平均相對分子質(zhì)量增大,D錯誤;答案選A。
8.【上海魯迅中學(xué)2019屆高三上學(xué)期第一次測試】反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)+Q達(dá)到平衡,下列說法正確的是 ( )
A. 加壓,v(正)、v(逆)都增大,增大倍數(shù)v(正)小于v(逆)
B. 降溫,v(正)、v(逆)都減小,減小倍數(shù)v(正)小于v(逆)
C. 使用催化劑,v(正)、v(逆)都改變,變化的倍數(shù)不同
D. 擴(kuò)大容器體積,容器內(nèi)A、B、C物質(zhì)的量都減少
【答案】B
9.【吉林延邊州2018屆高三仿真模擬】溫度為T1時,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng): 2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g) (正反應(yīng)吸熱)。實驗測得: v正= v (NO2 )消耗= k正c2(NO2 ),v逆= v(NO)消耗= 2v (O2 )消耗= k逆c2 (NO)c(O2 ),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。下列說法正確的是 ( )
容器
編號
物質(zhì)的起始濃度(molL-1)
物質(zhì)的平衡濃度(molL-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A. 設(shè)k為該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),則有k=k逆:k正
B. 達(dá)平衡時,容器Ⅱ與容器Ⅲ中的總壓強(qiáng)之比為20∶17
C. 容器Ⅱ中起始平衡正向移動,達(dá)平衡時,容器Ⅱ中NO2的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅰ中的小
D. 若改變溫度為T2,且T2>T1,則k正:k逆<0.8
【答案】C
平衡常數(shù)為k=0.30.72/0.12=14.7>8,所以容器Ⅱ中NO2的轉(zhuǎn)化率小于2/3,即容器Ⅱ中起始平衡正向移動,達(dá)平衡時,容器Ⅱ中NO2的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅰ中的小,C正確;由于該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度,所以時平衡常數(shù)增大,則k正:k逆>0.8;正確選項C。
10.【北京市大興區(qū)2018高三一?!恳阎?2NO2(g)+ CH4(g)N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH,向容積為2L的恒容密閉容器中,充入NO2和CH4的混合氣體0.3mol充分反應(yīng)。不同投料比時,NO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖所示。[投料比=] ;下列說法不正確的是 ( )
A. ΔH < 0
B. X > 2
C. 400K時,反應(yīng)的平衡常數(shù)為510-2
D. 投料比為2時,Q點v逆(CH4)小于P點的v逆(CH4)
【答案】C
二、非選擇題(共50分)
11.(12分)【湖北公安縣車胤中學(xué)2019屆高三9月月考】反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)為K2。在不同溫度時K1、K2的值如下表:
溫度(絕對溫度)
K1
K2
973
1.47
2.38
1173
2.15
1.67
(1)計算溫度為973K時,反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) K=__________;
(2)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g), 在體積為1 L的恒容密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2進(jìn)行反應(yīng)。
①該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是___________________________。
②下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。
a.降低溫度 b.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
c.將H2O(g)從體系中分離出來 d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
③在溫度T1時,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得n(H2)=2.4 mol;其他條件不變,在溫度T2時,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得n(CO2)=0.82 mol,則T2________T1(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某實驗將一定量的CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJmol-1。測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖所示,回答問題:
①曲線I、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ________KⅡ(填“>”、“<”或“=”)。
②一定溫度下,在容積相同且固定的兩個密閉容器中,按如下方式投入反應(yīng)物,一段時間后達(dá)到平衡。
容器
甲
乙
反應(yīng)物
投入量
1 mol CO2、3 mol H2
a mol CO2、b mol H2、
c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)
若甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時的0.8倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的濃度相等,且起始時維持反應(yīng)逆向進(jìn)行,則c的取值范圍為________________ 。
【答案】(12分,每空2分)
(1)0.62 (2)①△H<0 ②acd ③ > (3)①> ②0.4<c≤1
(2)①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)的△S<0,要使得反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,需要△G=△H-T?△S<0,則△H<0,故答案為:△H<0;
②根據(jù)①的分析,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。a.降低溫度,平衡正向移動,c(CH3OH)增大,正確;b.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大,平衡不移動,c(CH3OH)不變,錯誤;c.將H2O(g)從體系中分離出來,平衡正向移動,c(CH3OH)增大,正確;d.再充入1 mol CO2和3 mol H2,平衡正向移動,c(CH3OH)增大,正確;故選acd;
③在溫度T1時,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得n(H2)=2.4 mol,根據(jù)方程式CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)0.6mol氫氣,同時反應(yīng)0.2mol二氧化碳,剩余二氧化碳0.8mol;其他條件不變,在溫度T2時,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得n(CO2)=0.82 mol,說明平衡逆向移動,因此需要升高溫度,即T2>T1,故答案為:>;
(3)①根據(jù)圖像分析可知,先拐先平,Ⅱ溫度高,反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向進(jìn)行,平衡常數(shù)減小,所以K1>K2,故答案為:>;
②設(shè)反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為x
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
初始量(mol):1 3 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol):x 3x x x
平衡量(mol):1-x 3-3x x x
甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時的0.8倍,即=0.8 ,解得x=0.4mol,依題意:甲、乙為等同平衡,且起始時維持反應(yīng)逆向進(jìn)行,所以全部由生成物投料,c= 1,c 的物質(zhì)的量不能低于平衡時的物質(zhì)的量0.4mol,所以c的范圍為:0.4<n(c)≤1,故答案為:0.4<c≤1。
12.(14分) 【遼寧海州高級中學(xué)2019屆高三第一次月考】已知2A2(g)+B2(g)2C3(g) △H=-akJmol-1(a>0) ,在一個有催化劑、固定容積的容器中加入2molA2和1molB2,在500℃時充分反應(yīng)達(dá)到平衡后的濃度為xmolL-1,放出熱量bkJ。請回答下列問題:
(1) a__________(填“>”、“=”或“ <”) b。
(2)下表為不同溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)。由此可推知,表中T1__________(填“ >”、“ < ”或 “ =”) T2。
若在原來的容器中,只加入2molC3,500℃時充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,吸收熱量ckJ,則C3的濃度__________(填“>”、“=” 或“ <”) xmolL-1,a、b、c之間滿足何種關(guān)系?__________(用代數(shù)式表示)。
(3)在相同條件下要想得到2akJ熱量,加入各物質(zhì)的物質(zhì)的量可能是__________(填字母)。
A.4molA2和2molB2 B.4molA2、2molB2和2molC3
C.4molA2和4molB2 D.6molA2和4molB2
(4)能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的是__________(填字母)。
A.及時分離出C3氣體 B.適當(dāng)升高溫度
C.增大B2的濃度 D.選擇高效的催化劑
(5)若將上述容器改為恒壓容器(反應(yīng)前體積相同),起始時加入2molA2和1molB2,500℃時充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,放出熱量dkJ,則d__________(填“>”、“=” 或“ <”) b,理由是__________。
(6)在一定溫度下,在一個容積不變的容器中通入2molA2和1molB2及適量固體催化劑,使反應(yīng)達(dá)到平衡。保持同一反應(yīng)溫度,在相同容器中,將起始物質(zhì)改為4molA2和2molB2,則平衡時A2的轉(zhuǎn)化率__________(填“不變”、“變大”、“變小”或“不能確定”)。
【答案】(1)> (1分) (2)<(1分) =(1分) a=b+c(2分) (3)D(2分) (4)C (2分)
(5)> (1分) 由于反應(yīng)過程中恒壓容器中的壓強(qiáng)比恒容容器中的大,故反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率較高,生成的C3比恒容時多,則放出的熱量也多(2分) (6)變大(2分)
【解析】(1)熱化學(xué)方程式表達(dá)的意義為:當(dāng)2mol A2和1mol B2完全反應(yīng)時,放出熱量為akJ,而加入2mol A2和1mol B2達(dá)到平衡時,沒有完全進(jìn)行,即釋放的熱量小于完全反應(yīng)釋放的熱量,即b<a,故答案為:>;
(3)在相同條件下要想得到2akJ熱量,由熱化學(xué)方程式可得轉(zhuǎn)化的A的物質(zhì)的量為4mol,因反應(yīng)為可逆反應(yīng),則加入的A的物質(zhì)的量應(yīng)大于4mol,符合此要求的只有D,故答案為:D;
(4)A.生成物濃度降低,則化學(xué)反應(yīng)速率減小,故A錯誤;B.升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,但化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,故B錯誤;C.反應(yīng)物濃度增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,故C正確;D.催化劑只影響反應(yīng)速率,不影響化學(xué)平衡,故D錯誤;故答案為:C;
(5)由于該反應(yīng)是一個分子數(shù)目減小的反應(yīng),在恒壓條件下,建立平衡過程中容器的體積縮小,相當(dāng)給原平衡加壓,由于始終保持較大壓強(qiáng),平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率變大,放熱熱量多,所以d>b,故答案為:>;由于反應(yīng)過程中恒壓容器中的壓強(qiáng)比恒容容器中的大,故反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率較高,生成的C3比恒容時多,則放出的熱量也多;
(6)保持同一反應(yīng)溫度,在相同容器中,將起始物質(zhì)改為4molA2和2molB2,A2和B2的濃度均增大到原來的2倍,相對原平衡相當(dāng)于縮小體積為原來的一半,平衡正向移動,A2和B2的轉(zhuǎn)化率都增大,故答案為:變大。
13.(12分)【山東七校聯(lián)合體2018屆高三第二次聯(lián)考】(1)2017年中科院某研究團(tuán)隊通過設(shè)計一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化劑,成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油,該研究成果被評價為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展”。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1 =—aKJ/mol
C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH2=—bKJ/mol
試寫出25℃、101kPa條件下,CO2與H2反應(yīng)生成汽油(以C8H18表示)的熱化學(xué)方程式________。
(2)利用CO2及H2為原料,在合適的催化劑(如Cu/ZnO催化劑)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反應(yīng)有:
甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= — 53.7kJmol-1 平衡常數(shù)K1
乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H= + 41.2kJmol-1 平衡常數(shù)K2
① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=______(用含K1、K2的表達(dá)式表示),該反應(yīng)H_____0(填 “大于”或“小于”)。
②提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有___________(填寫兩項)。
③催化劑和反應(yīng)體系的關(guān)系就像鎖和鑰匙的關(guān)系一樣,具有高度的選擇性。下列四組實驗,控制CO2和H2初始投料比均為1:2.2,經(jīng)過相同反應(yīng)時間(t1min)。
溫度(K)
催化劑
CO2轉(zhuǎn)化率(%)
甲醇選擇性(%)
綜合選項
543
Cu/ZnO納米棒材料
12.3
42.3
A
543
Cu/ZnO納米片材料
11.9
72.7
B
553
Cu/ZnO納米棒材料
15.3
39.1
C
553
Cu/ZnO納米片材料
12.0
70.6
D
由表格中的數(shù)據(jù)可知,相同溫度下不同的催化劑對CO2的轉(zhuǎn)化為CH3OH的選擇性有顯著影響,根據(jù)上表所給數(shù)據(jù)結(jié)合反應(yīng)原理,所得最優(yōu)選項為___________(填字母符號)。
(3)以CO、H2為原料合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在體積均為2L的三個恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分別都充入1molCO和2molH2,三個容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。下圖為三個容器中的反應(yīng)均進(jìn)行到5min時H2的體積分?jǐn)?shù)示意圖,其中有一個容器反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)。
①0~5min時間內(nèi)容器Ⅱ中用CH3OH表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_________________。
②三個容器中一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是容器________(填寫容器代號)。
【答案】(1)8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(1) ΔH=—(25a-b)KJ/mol (2分)
(2)①K=(2分) 小于(1分) ②降低溫度、減小產(chǎn)物濃度(2分) ③B (2分)
(3)①0.0875mol/(Lmin) (2分) ②Ⅲ(1分)
(2) ①已知甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7 kJmol-1平衡常數(shù) K1
乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H=+41.2 kJmol-1平衡常數(shù)K2;根據(jù)蓋斯定律,由甲-乙得反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=;△H=-53.7 kJmol-1-41.2 kJmol-1=-94.9 kJmol-1<0;②反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng),提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有降低溫度、減少產(chǎn)物濃度、按比例充入原料CO2和H2等;③由表中數(shù)據(jù)分析在相同溫度下不同催化劑對甲醇的選擇性有顯著影響,使用Cu/ZnO納米片催化劑時甲醇選擇性高;使用相同的催化劑在不同溫度下,雖然二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加,甲醇的選擇性卻減小,說明溫度升高,副產(chǎn)物增加,因此綜合考慮選B選項;
(3) ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
開始時的物質(zhì)的量:1 2 0
轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量: a 2a a
平衡時的物質(zhì)的量:1-a 2-2a a
容器Ⅱ中0~5 min內(nèi)H2含量是20%,a=,v(CH3OH)= 0.0875mol/(Lmin);②Ⅲ中溫度高氫氣含量高,說明達(dá)到平衡升高溫度平衡逆向移動,氫氣含量增加。
14.(12分)【天津十二重點中學(xué)2018屆高三下學(xué)期聯(lián)考(二)】十九大報告提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”,意味對環(huán)境污染防治比過去要求更高。
(1)煙氣中的氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時,涉及如下反應(yīng):
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) ?H < 0 平衡常數(shù)K1
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ?H < 0 平衡常數(shù)K2
4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)K=__________(用K1、K2表示)。
(2)利用CO可將NO轉(zhuǎn)化為無害的N2,其反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。
在容積均為1 L的甲、乙、丙三個恒溫(反應(yīng)溫度分別為300℃、T℃、300℃)容器中分別加入物質(zhì)的量之比為1:1的NO和CO,測得各容器中n(CO)隨反應(yīng)時間t的變化情況如下表所示:
t/min
n(CO) /mol
0
40
80
120
160
甲
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
乙
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
丙
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
① 甲容器中,0~40min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)=_______。
② T ___ 300℃,該反應(yīng)的△H______0(填“>”或“<”)。
③ 甲容器達(dá)平衡時α(NO)=_______。
丙容器達(dá)平衡時c(NO)可能為________0.4mol/L(填“>”、“=”或“<”)。
④ 已知甲容器CO的體積分?jǐn)?shù) (CO)隨時間t的變化如圖,畫出其他條件不變,絕熱條件下, (CO)隨時間t的變化示意圖。_____________________
【答案】(1)K= K12/ K2(2分)
(2)①0.0125mol/(L?min) (2分) ②﹥(1分) <(1分) ③60%(2分) ﹥ (2分)
④ (2分)
(2)①甲容器中,根據(jù)表中數(shù)據(jù),0~40min內(nèi),NO的物質(zhì)的量改變量為△n=2.00﹣1.50=0.50mol,反應(yīng)經(jīng)歷的時間為△t=40min,容器體積V=1L,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平均速率計算公式v(NO)===0.0125mol/(Lmin);正確答案:0.0125mol/(Lmin)。
②甲和乙,起始物料相同,溫度不同,從0~40min看,乙容器的化學(xué)反應(yīng)速率比甲的快,溫度升高能加快化學(xué)反應(yīng)速率,因此乙容器的溫度大于甲容器的溫度(300℃),但乙容器中NO的轉(zhuǎn)化率低于甲容器,因此升高溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),焓變△H<0;正確答案:﹥ ; <。
③在容積為1L的甲容器中分別加入物質(zhì)的量之比為1:1的NO和CO進(jìn)行反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)方程式可知,CO的變化量就是NO變化量,因此甲容器中NO的起始物質(zhì)的量為2.00mol,達(dá)到平衡后剩余0.8 mol,NO消耗了1.2 mol,α(NO)=1.2/2100%=60%;丙容器與甲容器的溫度相同,則兩容器反應(yīng)的平衡常數(shù)也相同,該反應(yīng)為2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=,根據(jù)表中數(shù)據(jù),平衡時,c(NO)==0.80mol/L,C(N2)==0.60mol/L,c(CO2)=c(N2)=0.60mol/L,則K==;設(shè)丙中反應(yīng)達(dá)到平衡時c(NO)=xmol/L,容器的體積為1 L,根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行如下計算:
2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)
④ 由于甲中溫度小于乙中溫度,升高溫度,乙中CO的量比甲中得多,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱條件下,由于自身產(chǎn)生的熱量不能散發(fā)出去,相當(dāng)于給該反應(yīng)升溫,速率加快,所用時間縮短,平衡左移,CO剩余的多,CO的體積分?jǐn)?shù) (CO)增大,因此其他條件不變 (CO)隨時間t的變化示意圖如下:;正確答案:。
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