制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) 某温度下体积为10L的密闭容器中,测得各物质的物质的量数

制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) 某温度下体积为10L的密闭容器中,测得各物质的物质的量数

题型:不详难度:来源:
制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
某温度下体积为10L的密闭容器中,测得各物质的物质的量数据如下:
物质的量mol
0min
2 min
3 min
4 min
NH3
2.0
1.4
n1
n1
CO2
1.0
0.7
n2
n2
H2O
0
0.3
n3[
n3
 
(1)根据表中数据计算0~2min内NH3的平均反应速率                   ,若起始时与平衡时的气体总压强之比为15/11,n1              mol。
(2)该温度下此反应的平衡常数表达式为                  
(3)下列各项能表示该反应达到平衡状态是            
A.消耗NH3的物质的量与生成H2O的物质的量之比为2∶1
B.c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2∶1∶1
C.气体密度不再变化
D.容器压强不再变化
答案
(1)0.03mol/(L·min)(2分);1.2(2分)(2)K=(2分)(3)CD(2分)
解析

试题分析:(1)根据表中数据可知,0~2min内NH3的物质的量减少了2.0mol-1.4mol=0.6mol,其浓度变化量=0.6mol÷10L=0.06mol/L,所以氨气的平均反应速率=0.06mol/L÷2min=0.03mol/(L·min)。
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
起始量(mol)     2.0       1.0                       0
变化量(mol) (2.0-n1) (1.0-0.5n1)        (1.0-0.5n1
平衡量(mol)     n1          0.5 n1                        (1.0-0.5n1
则根据压强之比是相应气体的物质的量之比可知
解得n1=1.2
(2)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。A、反应速率之比等于相应的化学计量数之比,因此根据方程式可知,消耗NH3的物质的量与生成H2O的物质的量之比始终为2∶1,A不能说明反应达到平衡状态;B、平衡时浓度不再发生变化,但物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系,因此c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2∶1∶1不能说明反应达到平衡状态;C、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终是不变的,但质量是减少的,因此当气体密度不再变化时可以说明反应达到平衡状态;D、该反应是气体体积减小的可逆反应,所以压强也是减小的,因此容器压强不再变化可以说明反应达到平衡状态,答案选CD。
举一反三
在体积固定的密闭容器中,进行如下化学反应:N2O4(g)2NO2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t /℃
80
100
120
K
1.80
2.76
3.45
 
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K=                       
(2)该反应为           反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)判断该反应达到化学平衡状态的依据是               
A.容器内混合气体密度不变
B.混合气体中c(NO2)不变
C.0.5mol N2O­4分解的同时有1 mol NO2生成
(4)在80℃时,将2.80molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中,一段时间后对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:

0
20
40
60
80
100
n(N2O4
2.80
A
2.00
c
d
1.60
n(NO2
0
0.96
b
2.08
2.40
2.40
 
①b的值为           
②N2O4的平衡转化率为               
③20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率υ(N2O4)=            
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在80℃时,将0.40mo1的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O42NO2 △H>0,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
       t/s
n/mol
0
20
40
60
80
100
n(N2O4)
0.40
a
0.20
c
d
e
n(NO2)
0.00
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算0~20s内用NO2表示的平均反应速率为     mo1•L—1•s—1
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K=    (请注明单位)。
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度升高,混合气体的颜色    (填“变浅”“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有    (填序号)。
A.增大N2O4的起始浓度
C.使用高效催化剂
B.向混合气体中通入NO2
D.升高温度
(5)如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出(不用计算,定性处理)该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线。

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氮氧化物是空气的主要污染物,消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2,为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
时间(s)
0
2
4
c(NO) ( mol·L-1
1.00×10-3
2.50×10-4
1.00×10-4
c(CO) ( mol·L-1
3.60×10-3
c’
2.70×10-3
回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)前4s内的平均反应速率v(NO)=             。c’=             
(2)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,上述反应中二氧化碳浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。

①该反应的ΔH    0(填“>”、“<”或“=”)。
②若催化剂的表面积S1>S2,在答题卡图中画出c(CO2) 在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)在恒容的密闭容器中,上述反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是

A.                 B.                C.               D.
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在某一容积为5 L的密闭容器内,加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:

(1)根据图上数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为v(CO)=          mol/(L·min)-1,该温度下的平衡常数K=            
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        (填字母)
A升高温度;B降低温度;C增大压强;D减小压强;E加入催化剂;G移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2,在相同的条件下,反应达平衡时,c(CO)=                 mol/L。
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,重新达到平衡后,CO的转化率        (填“升高”、“降低”还是“不变”),CO2的质量分数        (填“升高”、“降低”还是“不变”)。
(5)在催化剂存在和800℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态        (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向        移动。(填“正方向”或“逆方向”)
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在容积可变的密闭容器中存在如下反应:2A(g)+B(g)3C(g)  ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,只改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是(     )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻升高温度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的一定是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
D.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高

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