(14分)反应① Fe(s)+CO2(g)===FeO(s)+CO(g);△H1=" a" kJmol-1反应② CO(g)+1/2O2(g)===CO2(
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(14分)反应① Fe(s)+CO2(g)===FeO(s)+CO(g);△H1=" a" kJmol-1反应② CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g);△H2=" b" kJmol-1测得在不同温度下,在密闭容器中进行的反应①的平衡常数K值随温度的变化如下:
(1)反应①的化学平衡常数表达式为 ,a 0(填“>”、“<”或“=”)。在 500℃2L 密闭容器中进行反应①,Fe 和 CO2的起始物质的量均为4mol,10min后达到平衡状态,平衡时CO2的转化率为 ,用CO表示的化学反应速率为 。 (2)700℃反应①到平衡,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有__________(填序号)。A.缩小反应容器体积 | B.通入CO2 | C.升高温度到900℃ | D.使用合适的催化剂 | (3)由反应①和②可求得反应 2Fe(s)+O2(g)===2FeO(s) △H3中的△H3= (用含a、b的代数式表示)。 (4)如图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,则a处通入的是 (填“甲醇”或“氧气”),b处电极上发生的电极反应式: |
答案
(1)K=c(CO)/c(CO2)(1分) >(1分) 50%(1分) 0.1mol/(L·min-1) (1分) (2)BC(2分) (3)2(a+b)kJ·mol-1(3分) (4)氧气(2分) CH3OH - 6e- + 8OH - ="=" CO3 2- + 6H2O (3分) |
解析
(1)平衡常数是指在一定条件下,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,所以根据反应式可知,K=c(CO)/c(CO2)。根据表中数据可知,随着温度的升高,K增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,说明正反应是吸热反应。设平衡时CO2的转化率为x,则生成CO设4x,剩余CO2是(4-4x),所以根据平衡常数的表达式可知,解得x=0.5,即转化率是50%。生成CO的浓度是4mol×0.5÷2L=1mol/L,所以反应速率是1mol/L÷10min=0.1mol/(L·min-1)。 (2)由于反应是体积不变的、吸热的可逆反应。所以改变压强平衡不移动,催化剂只能改变反应速率,而不能影响平衡状态,AD不正确。增大反应物浓度或升高温度,平衡都向正反应方向移动,答案选BC。 (3)考查盖斯定律都应用。根据已知反应(①+②)×2即得到2Fe(s)+O2(g)===2FeO(s),所以反应热是2(a+b)kJ·mol-1。 (4)原电池中负极失去电子,正极得到电子,根据电子都流向可知右侧是负极,左侧是正极,所以b处通入甲醇,a处通入氧气。由于电解质是氢氧化钾,所以负极反应式为CH3OH - 6e- + 8OH - ="=" CO3 2- + 6H2O。 |
举一反三
工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);△H=+206 kJ/mol,一定条件下向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4和1 mol H2O,测得CH4(g)和CO(g)的浓度随时间变化曲线如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.10min时用CH4表示的反应速率为0.075 mol•L-1•min-1 | B.使用高效催化剂能够增大CO的产率 | C.该条件下反应的平衡常数为0.1875 | D.升高温度能使增大 |
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(14分)煤炭气化可以提高燃料的利用率,又可以合成新型能源。 (1)煤炭气化时发生的反应为:C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)。 ①已知:2C (s)+O2(g)=2CO (g);△H1=–221.0 kJ mol–1 2H2(g)+O2(g)=2H2O (g);△H2=–483.6 kJ mol–1 则煤气化反应的△H= 。 ②煤气化反应的平衡常数表达式K= ,温度升高,平衡常数 。 (2)水煤气可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO和3 mol H2,反应达到平衡状态时,CO的平衡转化率为75%。 ①从反应开始到平衡,H2的平均反应速率υ(H2)= 。 ②反应达平衡后充入适量氢气并维持H2浓度和容器的温度不变,增大容器的体积,跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是 。 ③将3.2 g甲醇充分燃烧后的产物通入75 mL2 mol/L的NaOH溶液,所得溶液中离子浓度大小顺序为 。 |
(14分)丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。 已知:①2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l);△H=-2741.8kJ/mol ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH="-566" kJ/mol (1)反应C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)的△H= (2)C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成CO和CO2以及气态水,将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应: CO (g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g) ①下列事实能说明该反应达到平衡的是 a.体系中的压强不发生变化 b.υ正(H2)=υ逆(CO) c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d.CO2的浓度不再发生变化 ② T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表:
时间 / min
| CO
| H2O(g)
| CO2
| H2
| 0
| 0.200
| 0.300
| 0
| 0
| 2
| 0.138
| 0.238
| 0.062
| 0.062
| 3
| 0.100
| 0.200
| 0.100
| 0.100
| 4
| 0.100
| 0.200
| 0.100
| 0.100
| 5
| 0.116
| 0.216
| 0.084
| C1
| 6
| 0.096
| 0.266
| 0.104
| C2
| 第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的。则第4~5min之间,改变的条件 ,第5~6min之间,改变的条件是 。 已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01 mol/L,则CO在此条件下的转化率为 。又知397℃时该反应的平衡常数为12,请判断该反应的△H 0 (填“>”、“=”、“<”). (3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体; 燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—移向_ ___极(填“正”或“负”);电池的负极反应式为 。 (4)用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____ 。 |
在溶液中,反应C分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始状态均为、、。在三种条件下,反应物A的浓度随时间的变化如图所示。下列说法中正确的是
A.反应的平衡常数:①<② | B.反应A+2BC的 | C.实验②平衡时B的转化率为60% | D.实验③平衡时 |
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在一定温度下、一定体积的密闭容器中有如下平衡:H2(g)+I2(g) 2HI(g)。已知H2和I2的起始浓度均为0.10 mol/L,达到平衡时HI的浓度为0.16 mol/L,若H2和I2的起始浓度均为0.20 mol/L,则平衡时H2的浓度(mol/L)是A.0.32 | B.0.16 | C.0.08 | D.0.04 |
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