(14分)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 某研究小组分别在体积均为2
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(14分)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 某研究小组分别在体积均为2 L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其发生反应,相关数据如下:
容器 编号
| 温度 /℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡的时间/min
| 达平衡时体系能量的变化/kJ
| CO
| H2O
| CO2
| H2
| ①
| 650
| 1
| 2
| 0.4
| 0.4
| 5
| 16.4kJ
| ②
| 650
| 2
| 4
|
|
| t1
| Q1 kJ
| ③
| 900
| 2
| 4
| 1.6
| 1.6
| t2
| Q2 kJ
| (1)计算容器②中反应的平衡常数K= (计算结果保留两位小数)。 (2)容器③中反应达平衡时,CO的转化率为 。 (3)容器①中反应达平衡这段时间,化学反应速率v (H2) = 。 (4)该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,理由是 。 (5)下列叙述正确的是 (填字母序号)。 a.平衡时,容器①和容器②中CO2的体积分数相等 b.反应达平衡状态时,Q2 > Q1> 32.8 kJ c.达到平衡的时间:t2> t1>2.5 min d.该反应的热化学方程式可表示为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol (6)容器②中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为 。 |
答案
(1)0.17(2分) (2)80℅(2分) (3)0.04mol·L-1・min-1(2分) (4)吸热(2分);升高温度,反应物的转化率增大(2分) (5)a(2分) (6)c(Na+)> c (CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)(2分) |
解析
试题分析:(1)②和①为等效平衡,转化率相等,为40%,所以K=(0.8×0.8)/(1.2×3.2)=0.17。 (2)CO2的量为1.6mol,所以CO也转化了1.6mol,转化率为1.6/2=80%。(3)v (H2) =0.4/(2×5)=0.04mol·L-1・min-1。(4)比较反应②、③,升高温度,反应物的转化率增大,所以为吸热。(5)a.①和②为等效平衡所以体积分数相等,a正确。b.达到平衡后Q2 > Q1="32.8" kJ,b错。c.由于③的温度比②高,所以③的反应速率更快,时间更短,c错。d.△H>0,d错。(6)按照方程式计算,碳酸钠有0.4mol,碳酸氢钠有0.05mol,而碳酸根发生水解,浓度比钠离子低,其次是碳酸氢根,而由于碳酸根水解,碳酸氢根水解,氢氧根离子比氢离子浓度高,即:c(Na+)> c (CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)。 点评:本题将化学反应平衡与盐类水解相结合,考点综合,学生需牢固掌握这两部分知识。 |
举一反三
将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)置于某2 L密闭容器中,在一定温度下发生反应:H2(g)+ I2(g) 2HI(g)△ H<0,并达到平衡,HI的体积分数ω(HI)随时间变化如图(Ⅱ)所示。若改变反应条件, ω(HI)的变化曲线如图(Ⅰ)所示,则改变的条件可能是
A.恒温恒容条件下,加入适当催化剂 | B.恒温条件下,缩小反应容器体积 | C.恒容条件下升高温度 | D.恒温条件下,扩大反应容器体积 |
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在一真空密闭容器中,充入10 mol N2和30 mol H2,发生N2+3H22NH3反应,在一定温度下达到平衡时,H2的转化率为25%。若在同一容器中在相同温度下充入NH3,欲达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡相同,则起始时充入NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率A.15 mol、25% | B.20 mol、50% | C.20 mol、75% | D.40 mol、80% |
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已知可逆反应N2O4(g) 2NO2(g) 在873K时,平衡常数K1=1.78×104,转化率为a%,在1273 K时,平衡常数K2 = 2.8×104,转化率为b%,则下列叙述正确的是A.由于K2>K1,所以a>b | B.由于K随温度升高而增大,所以此反应的△H>0 | C.由于K随温度升高而增大,所以此反应的△H<0 | D.其它条件不变时,将盛有该混合气体的容器置于热水中,体系颜色变浅 |
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在温度相同,压强分别为P1和P2的条件下,A(g)+2B(g) nC(g)的反应体系中,C的百分含量(c%)与时间t的曲线如右图所示,下面结论正确的是
A.P1>P2,n<3 | B.P1<P2,n>3 | C.P1>P2,n>3 | D.P1<P2,n<3 |
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(10分)在一定温度下的某容积可变的密闭容器中,建立下列化学平衡: C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) , 试分析和回答下列问题: (1)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 。A.体系的压强不再发生变化 | B.v正(CO)=v逆(H2O) | C.生成n mol CO的同时生成n mol H2 | D.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 mol H-O键 | (2)若上述化学平衡状态从正反应方向开始建立,达到平衡后,缩小平衡体系的体积,则容器内气体的平均摩尔质量将 (填“不变”、“变小”、“变大”)。 (3)若上述化学平衡状态从正、逆两反应方向同时建立[即起始时同时投放C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)],达到平衡后,试讨论: ① 容积内气体混合物的平均摩尔质量的取值范围是 。 ② 若给平衡体系加压,请参照起始投放的气体物质的平均摩尔质量(设定为1),分别给出的变化:(填“增大”、“减小”、“不变”)
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