已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:温度/℃70090083010001200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下
题型:不详难度:来源:
已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
| 700
| 900
| 830
| 1000
| 1200
| 平衡常数
| 1.7
| 1.1
| 1.0
| 0.6
| 0.4
| 回答下列问题: (1) 830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)="0.003" mol·L-1·s-1,则6s时c(A)=________mol·L-1, C的物质的量为______ mol;此时,正反应速率_____________(填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应速率。 (2)在恒容密闭容器中判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母): a.压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变 c. c(A)不随时间改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等 (3)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为___________________。 (4)绝热容器不与外界交换能量,在恒容绝热条件下,进行2M(g)+N(g)2P(g)+Q(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高,简述该反应的平衡常数与温度的变化关系:__________________________________________________________________________________。 |
答案
(本题共8分)(1)0.022 mol·L-1 0.09mol 大于 (3分) (2)c (2分) (3)2.5 (1分) (4)该反应的平衡常数随温度的升高而减小(2分) |
解析
试题分析:(1)6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol•L-1•s-1,则△c(A)=0.003mol•L-1•s-1×6s=0.018mol•L-1,故6s时A的浓度为0.2mol÷5L-0.018mol/L=0.022mol/L。△n(A)=0.018mol•L-1×5L=0.09mol,由方程式可知△n(C)=△n(A)=0.09mol 利用三段式计算平衡时各组分的物质的量,即 A(g)+B(g)C(g)+D(g) 起始量(mol) 0.2 0.8 0 0 转化量(mol) 0.09 0.09 0.09 0.09 6s时(mol) 0.11 0.71 0.09 0.09 由于反应前后体积不变,所以浓度商Qc=<1 所以反应向正反应进行,故正反应速率大于逆反应速率 (2)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.该反应前后气体的物质的量不变,压强始终不变,故压强不随时间改变,不能说明到达平衡,故a错误;b.该反应前后气体的体积不变,混合气体的质量不变,气体的密度始终不变,故b错误;c.可逆反应到达平衡时,各物质的浓度不变,故c(A)不随时间改变,说明到达平衡,故c正确;d.单位时间里生成C和D的物质的量相等,都表示正反应速率,反应始终按1:1生成,不能说明到达平衡,故d错误,答案选c。 (3)同一温度下,同一反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数,故1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为=2.5。 (4)由起始Q的物质的量为0可知,反应向正反应进行建立平衡,正反应是气体体积减小的反应,容器的体积不变,平衡时压强增大,故绝热条件下,混合气体的温度升高,即正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应进行,化学平衡常数减小,即该反应的平衡常数与温度的变化关系该反应的平衡常数随温度的升高而减小。 |
举一反三
“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了高热值的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。生产煤炭气的反应之一是:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)−131.4 kJ。 (1)在容积为3L的密闭容器中发生上述反应,5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5miin的平均反应速率为_________________________。 (2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(选填编号)。 a.v正 (C)= v逆(H2O) b.容器中CO的体积分数保持不变 c.c(H2)=c(CO) d.炭的质量保持不变 (3)若上述反应在t0时刻达到平衡(如图),在t1时刻改变某一条件,请在右图中继续画出t1时刻之后正反应速率随时间的变化:
①缩小容器体积,t2时到达平衡(用实线表示); ②t3时平衡常数K值变大,t4到达平衡(用虚线表示)。 (4)在一定条件下用CO和H2经如下两步反应制得甲酸甲酯: ①CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ②CO(g) + CH3OH(g)HCOOCH3(g) ①反应①中CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是 。
②已知反应①中CO的转化率为80%,反应②中两种反应物的转化率均为85%,则5.04kgCO最多可制得甲酸甲酯 kg。 |
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可在高温下的氮气流中由石英与焦炭通过以下反应制得:3SiO2(s) + 6C(s) + 2N2(g) Si3N4(s) + 6CO(g) + Q(Q>0) 完成下列填空: (1)某温度下该反应在一容积为2L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,刚好有2mol电子发生转移,则2min内反应的速率为:v(CO) = ;该反应的平衡常数表达式为 。 (2)其它条件不变时仅增大压强,则 。 a.K值减小,平衡向逆反应方向移动 b.K值增大,平衡向正反应方向移动 c.K值不变,平衡向逆反应方向移动 d.K值不变,平衡向正反应方向移动 (3)一定条件下能说明上述反应已达平衡的是 。 a.c(N2 ) : c(CO) = 1:3 b.3v(N2 ) = v(CO) c.固体质量不再改变 d.气体密度不再改变 达到平衡后改变某一条件,反应速率v与时间t的关系如图所示。
若不改变N2与CO的量,则图中t4时引起变化的原因可能是 ;图中t6时引起变化的原因可能是 。 由图可知,平衡混合物中CO含量最高的时间段是 。 |
科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为:N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)+92.4 kJ/mol673K,30MPa下,上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如右图所示。
(1)下列叙述正确的是 A.点a的正反应速率比点b的大 B.点c处反应达到平衡 C.点d和点e处的n (N2)相同 D.773K,30MPa 下,反应至t2时刻达到平衡,则n(NH3)比图中e点的值大 (2)在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),673K、30MPa下达到平衡时,NH3的体积分数为20%。该条件下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数值为:___。 (3)K值越大,表明反应达到平衡时( )。 A. H2的转化率一定越高 B.NH3的产量一定越大 C.正反应进行得越完全 D.化学反应速率越大 (4)1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为:H2-2e→2H+,则阴极的电极反应为:_____________。
|
一定温度下,向1.0L密闭容器中加入0.60molX(g),发生反应X(g) Y(s)+2Z(g)△H>0测得反应物X浓度与反应时间的数据如下表
反应时间t/min
| 0
| 1
| 2
| 3
| 4
| 6
| 8
| c(X)/(mol·L-1)
| 0.60
| 0.42
| 0.30
| 0.21
| 0.15
| a
| 0.0375
| (1)3min时用Z表示的平均反应速率v(Z)= 。 (2)分析该反应中反应物的浓度与时间的规律,得出的结论是 。由此规律推出反应在6min时反应物的浓度a为 mol·L-1。 (3)反应的逆反应速率随时间变化的关系如图,t2时改变了某一种条件,改变的条件可能是 、 (填写两顶)
(4)下列哪些情况表明容器中已达平衡状态 (填字母序号) A.容器体积一定时气体密度不再变化 B.反应的平衡常数不再变化 C.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 D.Y的物质的量不再发生变化 E.Z的生成速率等于X的消耗速率的2倍 |
科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
(1)最新“人工固氮”的研究报道:常温常压.光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应:2N2 (g)+6H2O(l)4NH3 (g)+3O2 (g)+ Q 已知该反应的平衡常数K与温度的关系如右图,则此反应的 Q 0 (填“>”“<”或“=”)。 (2)常温下,如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, (选填编号)。 A.容器中气体的平均分子量不随时间而变化 B.v(N2)/ v(O2)=2:3 C.容器中气体的密度不随时间而变化 D.通入稀有气体能提高反应的速率 (3)将反应生成的混合气体通入水中即可得氨水。用水稀释0.1mol·L-1氨水,溶液中随着水量的增加而增大的是 (填字母标号)。 A.c(H+)×c(NH3·H2O)/c(OH-) B.c(NH4+)×c(OH-)/c(NH3·H2O) C.c(H+)·c(OH-) D. (4)常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后,在其他条件不变时,通入2mol N2,请在右图中画出正(v正).逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。 |
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