Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。完成下列填空:(1)该反应平衡常数的表达式K=           

Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。完成下列填空:(1)该反应平衡常数的表达式K=           

题型:不详难度:来源:
Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。
完成下列填空:
(1)该反应平衡常数的表达式K=            ;若反应容器的容积为2L,8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则HCl的平均反应速率为      mol/L∙ min。
(2)若该反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达平衡时,下列叙述正确的是    
a.v (HCl)="2" v(Cl2)                       
b.4v(HCl)= v(O2
c.又加入1mol O2,达新平衡时,HCl的转化率增大
d.分离出H2O,达新平衡时,v(HCl)增大
(3)下图是该反应两种投料比[n (HCl):n (O2)分别为4:1和2:1 ] 下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。下列叙述正确的是       

a.该反应的正反应是放热反应
b.其他条件不变,升高温度,平衡常数K值增大
c.若平衡常数K值变大,达新平衡前v始终减小
d.若平衡常数K值变大,则平衡向正反应方向移动
(4)投料比为4:1、温度为400℃时,平衡混合物中Cl2的物质的量分数是       
答案
(1) (1分)      0.0625mol/L∙min (1分)
(2)a  c(2分)
(3)a  d(2分)
(4)0.3529(0.353、0.35均可)(2分)
解析

试题分析:(1)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,所以根据方程式4HCl+O22Cl2+2H2O可知,该反应的平衡常数;8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则:
4HCl+O22Cl2+2H2O 物质的量减少△n
4mol                      1mol
n(HCl)           2.5mol-2.25mol=0.25mol
所以n(HCl)=0.25mol×4=1mol
则c(HCl)=1mol÷2L=0.5mol/L
故v(HCl)=0.5mol/L÷8min=0.0625mol/(L•min)
(2)a.平衡时不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,故v(HCl)=2v(Cl2),因此a正确;b.4v(HCl)=v(O2),即4v(HCl): v(O2)=1:4,不等于化学计量数之比4:1,反应未到达平衡,向逆反应进行,故b错误;c.加入1mol O2,氧气的浓度增大,平衡向正反应方向移动,HCl的转化率增大,故c正确; d.分离出H2O,生成的浓度降低,达新平衡时,v(HCl)降低,故d错误,答案选ac。
(3)a.由图可知,投料比一定时,温度越高HCl的转化率越低,故该反应正反应是放热反应,因此a正确;b.升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数k降低,故b错误;c.平衡常数增大应降低温度,平衡向正反应方向移动,改变体积瞬间反应速率降低,此后正反应速率降低、逆反应速率增大,故c错误;d.平衡常数增大应降低温度,该反应正反应是放热反应,平衡向正反应方向移动,故d正确,答案选ad。
(4)增大一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,其它反应物的转化率增大,故投料比n(HCl):n(O2)=2:1到达平衡时HCl的转化率更高。由图象可知,a曲线表示的HCl的转化率更高,故a表示投料比为2:1,b表示投料比为4:1。由图可知,投料比为4:1、温度为40℃时,HCl的转化率为75%,设n(HCl):=4mol、n(O2)=1mol,则参加反应的HCl为4mol×75%=3mol,则:
4HCl+O22Cl2+2H2
起始量(mol) 4    1      0   0
变化量(mol) 3  0.75    1.5  1.5
平衡量(mol) 1  0.25    1.5  1.5
所以平衡混合物中Cl2的物质的量分数是=0.3529。
举一反三
如图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:,它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
(2)合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)+90.8kJ,t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应l0min后测得各组分的浓度如下:
物质
H2
CO
CH3OH
浓度(mol/L)
0.2
0.1
0.4
 
①该时间段内反应速率v(H2)=      
②比较此时正、逆反应速率的大小:v       v(填“>”、“<”或“=”)
③反应达到平衡后,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动,平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
(3)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) -180.8 kJ,工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是       
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A.常温下,大气固氮很难进行,而工业固氮却能非常容易进行
B.模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C.工业固氮时温度越低,氮气与氢气反应越完全
D.K越大说明合成氨反应的速率越大
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已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)+pW(s)的ΔH<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法一定正确的是
A.通入氦气使密闭容器中压强增大,平衡向正反应方向移动
B.增加X的物质的量,混合气体的密度减小
C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量增大
D.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍

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最近,各国科学家联合研制成功一种新型催化剂,可在常压下将二氧化碳与氢气混合转化为甲烷。在VL容器中进行该转化,相关情况如图所示。下列有关说法不正确的是
A.101KPa、120℃时,该反应的平衡常数表达式
B.断裂lmolC=O、2molH—H所吸收的能量小于形成2molC—H、2molO—H所释放的能量
C.300℃时,从反应开始达到平衡的这段时间,化学反应速率
D.其它条件不变,减小容器体积,二氧化碳的平衡转化率增大,平衡常数不变

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对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-92kJ/mol,若只改变下列一个条件,一定能增大正反应速率且使平衡向正反应方向移动的是(   )
A.升高温度B.增大容器体积
C.降低c(NH3)D.将三种物质浓度均增大到原来的2倍

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在一密闭容器中发生可逆反应2A(g)+B(g) 2C(g),下表为反应在不同压强和温度下物质A的平衡转化率,有关说法正确的是(    )
A转化率    压强
温度
P1(Mpa)
P2(Mpa)
400℃
99.6%
99.7%
500℃
96.9%
97.8%
 
A.物质B可以是气态,也可以是非气态
B.P1>P2
C.该反应为吸热反应
D.若反应在恒压为B,初始温度为400℃下的绝热密闭容器中进行,平衡时A的转化率小于0.996
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