已知下列两个反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O ΔH1反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2(1)相同温度下
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已知下列两个反应: 反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O ΔH1 反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2 (1)相同温度下,若上述反应Ⅰ的化学平衡常数为K1,反应Ⅱ的化学平衡常数为K2,那么K1·K2=________。 (2)反应Ⅰ化学平衡常数K1和温度t的关系如下表一:
t/℃
| 700
| 800
| 850
| 1 000
| 1 200
| K1
| 0.6
| 0.9
| 1.0
| 1.7
| 2.6
| 该反应的ΔH1__________0(选填“>”、“=”或“<”)。 (3)某温度下,反应Ⅰ的化学平衡常数为2.25。在该温度下,向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中通入CO2(g)和H2(g),这两种物质的起始浓度如下表二:
起始浓度
| 甲
| 乙
| 丙
| c(CO2)(mol/L)
| 0.01
| 0.02
| 0.02
| c(H2)(mol/L)
| 0.01
| 0.01
| 0.02
| 反应速率最快的是________(填“甲”、“乙”或“丙”),平衡时,H2转化率最大的是________(填“甲”、“乙”或“丙”),丙中H2的转化率为________。 |
答案
(1)1 (2)> (3)丙 乙 60% |
解析
(1)反应Ⅰ和反应Ⅱ是一个反应,而且温度相同,只是表达方式有差别,反应Ⅰ的反应物是反应Ⅱ的生成物,故K1与K2互为倒数的关系。 (2)由表中温度与化学平衡常数的关系可知,温度越高,化学平衡常数(K)越大,即升高温度,平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH>0。 (3)丙中的CO2(g)和H2(g)起始浓度都最大,而反应温度相同,故丙中反应速率最大。甲、丙为等效平衡,而乙中CO2(g)的浓度大于H2(g)的浓度,故乙中H2转化率最大。 设丙中平衡时CO(g)的浓度为x mol/L,那么CO2(g)的浓度为(0.02 -x)mol/L,H2(g)的浓度为(0.02-x)mol/L,H2O(g)的浓度为x mol/L, 所以K=x2/(0.02-x)2=2.25,解得x=0.012, 即H2(g)的浓度为0.008 mol/L, 故丙中H2的转化率为×100%=60%。 |
举一反三
环境中常见的重金属污染物有:汞.铅.锰.铬.镉。处理工业废水中含有的和,常用的方法有两种。 方法1 还原沉淀法该法的工艺流程为 。 其中第①步存在平衡2(黄色)+2H+(橙色)+H2O。 (1)写出第①步反应的平衡常数表达式_________________________________。 (2)关于第①步反应,下列说法正确的是________。 A.通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达平衡状态 B.该反应为氧化还原反应 C.强酸性环境,溶液的颜色为橙色 (3)第②步中,还原0.1 mol ,需要________mol的FeSO4·7H2O。 (4)第③步除生成Cr(OH)3外,还可能生成的沉淀为________。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32,当c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1时,认为c(Cr3+)已经完全沉淀,现将第③步溶液的pH调至4,请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全(请写出计算过程):______________________________________________。 方法2 电解法 (5)实验室利用如图装置模拟电解法处理含的废水,电解时阳极反应式为________,阴极反应式为________,得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从水的电离平衡角度解释其原因是________________________。
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在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应:2A(g)+ B(g) xC(g),达到平衡后,C的体积分数为ω%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为ω%,则x值为A.只能为2 | B.只能为3 | C.可能是2,也可能是3 | D.无法确定 |
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在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),已知加入1 mol H2和2 mol Br2达到平衡后,生成了a mol HBr。在相同条件下,若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为x mol、y mol、z mol(均不为0)且保持平衡时,各组分百分含量都不变。以下推断中一定正确的是 ①x,y,z应满足的关系为:4x+z=2y ②达到平衡时HBr的物质的量为(x+y+z)/3 amol ③达到平衡时HBr的物质的量为a mol ④x、y、z应满足的关系为x+y=z |
工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下所示:
化学反应
| 平衡 常数
| 温度/℃
| 500
| 700
| 800
| ①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
| K1
| 2.5
| 0.34
| 0.15
| ②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
| K2
| 1.0
| 1.70
| 2.52
| ③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
| K3
|
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| 请回答下列问题: (1)反应②是________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=__________(用K1、K2表示)。 (3)500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正________v逆(填“>”、“=”或“<”)。 (4)反应①按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是__________(填序号)。
A.温度:T1>T2>T3 B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d) C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d) D.平均摩尔质量:M(a)>M(c),M(b)>M(d) |
在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g) 3C(g),已知加入1molA和3molB且达到平衡后,生成了a molC。 (1)达到平衡时,C在反应混合气中的体积分数是 (用含字母a的代数式表示)。 (2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和6 mol B,达到平衡后,C的物质的量为 mol(用含字母a的代数式表示)。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B,若要求平衡后C在反应混合气中体积分数仍与原平衡相同,则还应加入C mol。 (4)在同一容器中加nmolA和3n molB,则平衡时C的物质的量为mmol,若改变实验条件,可以使C的物质的量在m~2m间变化,那么,n与m的关系是_____________。(用字母n、m关系式表示) |
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