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在某一容积为5 L的密闭容器内,加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:

(1)根据图上数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为v(CO)=          mol/(L·min)-1,该温度下的平衡常数K=            
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        (填字母)
A升高温度;B降低温度;C增大压强;D减小压强;E加入催化剂;G移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2,在相同的条件下,反应达平衡时,c(CO)=                 mol/L。
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,重新达到平衡后,CO的转化率        (填“升高”、“降低”还是“不变”),CO2的质量分数        (填“升高”、“降低”还是“不变”)。
(5)在催化剂存在和800℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态        (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向        移动。(填“正方向”或“逆方向”)
(1)0.003    1 (2)A    (3)0.003   (4)升高  降低  (5)否   逆方向

试题分析:(1)根据图像可知,反应进行到10min是达到平衡状态。此时生成的CO2的物质的量浓度是0.03mol/L,则根据方程式可知消耗CO的浓度是0.03mol/L,因此CO的化学反应速率为v(CO)=0.03mol/L÷10min=0.003mol/(L·min)-1。根据方程式可知
CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)  0.06    0.06        0       0
转化浓度(mol/L)  0.03    0.03        0.03    0.03
平衡浓度(mol/L)  0.03    0.03        0.03    0.03
所以该温度下反应的平衡常数K==1
(2)平衡常数只与温度有关系,与平衡移动变为直接关系,因此选项CDEG中平衡常数均是不变的。正方应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大。反之降低温度平衡常数减小,因此答案选A。
(3)              CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)  0.02    0.02        0.04  0.04
转化浓度(mol/L)  x       x            x     x
平衡浓度(mol/L)0.02-x  0.02-x    0.04+x  0.04+x
则根据反应的平衡常数K==1可知
=1
解得x=-0.01
所以平衡时CO的浓度是0.03mol/L
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,水蒸气的浓度增大,平衡向正反应方向移动。所以重新达到平衡后,CO的转化率升高,根据方程式可知
CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)  0.06    0.12        0       0
转化浓度(mol/L)  x       x            x       x
平衡浓度(mol/L) 0.06-x  0.12-x        x       x
则根据反应的平衡常数K==1可知
=1
解得x=0.04
所以CO2的质量分数=×100%=45.83%
而未加入之前CO2的质量分数=×100%=47.83%
所以CO2的质量分数减小
(5)在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则根据平衡常数表达式K=可知,此时>1,所以反应没有达到平衡状态,该反应向逆反应方向移动。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致: N2(g)+O2(g)?2NO(g) ΔH>0,已知该反应在2 404 ℃ 时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率________。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志________。
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变D.2v(N2)=v(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是________(填字母序号)。

(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数______。(填“变大、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应___________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是____

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂,500 K时有催化反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH<0。下列有关说法正确的是(  )
A.纳米技术的应用,提高了催化剂的催化性能
B.缩小容器体积,平衡向正反应方向移动,CO的浓度减小
C.温度越低,越有利于CO催化加氢
D.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

已知,在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol 和1mol ,在500℃时充分反应达平衡后的浓度为w mol/L,放出热量b kJ。
(1)比较a______b(填>、=、<)
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中(填“>”、“<”或“=”)

若在原来的容器中,只加入2mol 时充分反应达平衡后,吸收热量ckJ,的浓度________(填>、=、<)w mol/L。
(3)在相同条件下要想得到2akJ热量,加入各物质的物质的量可能是
A.4mol和2mol            B.4mol、2mol和2mol
C.4mol和4mol            D.6mol和4mol 
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________。
A.及时分离出气体            B.适当升高温度
C.增大的浓度               D.选择高效的催化剂

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
试回答下列问题:
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有    (选填A、B、C、D、E);
 
n(CO)
n(H2O)
n(H2
n(CO2
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
3
3
0
0
D
0.5
2
1
1
E
3
1
2
1
(2)在1L密闭容器中通入10 molCO和10 mol水蒸气,在500℃下经过30s达到平衡,则30s内CO的平均反应速率为              
(3)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常数K;K的表达式             
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 平衡常数K1
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数K2
则K、K1、K2之间的关系是:    
(4)某温度下C(s)+CO2(g)2CO(g)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.c(CO2)=c(CO)            B.K不变                C.容器中的压强不变
D.v(CO)=2v(CO2)       E.c(CO)保持不变         F.混合气体相对分子质量不变
(5)如图1所示,在甲、乙两容器中都充入1molC和1molCO2,并使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g),并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中
CO2的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CO2的转化率随时间变化的图像。

图1                                       图2

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在容积一定的密闭容器中,进行可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  ΔH<0,有图Ⅰ、Ⅱ所示的反应曲线(T表示温度,P表示压强,C%表示NH3的体积分数),下列说法中不正确的是
A.T2<T1
B.P2>P1
C.若P3<P4,y轴表示N2的转化率
D.若P3>P4,y轴表示NH3的体积分数

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0  mol PCl5,反应PCl5(g) →PCl3(g)+Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
 
下列说法正确的是
A.反应在前50 s内的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol/(L·s)
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,该反应为放热反应
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入 2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知:CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g) + H2O(g)  ΔH=-49.0 kJ?mol-1。一定条件下,向体积为2 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是
A.10min后,升高温度能使增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率υ(H2)=0.075 mol·L-1?min-1

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应应:
A(g)B(g)+C(g)  △H ="+85.1" kJ· mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
 
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为             
(2)由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为                   
平衡时A的转化率为            ,列式并计算反应的平衡常数K                   
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n和反应物A的物质的量n(A),
n总=         mol,n(A)=          mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算a=          
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(△t)的规律,得出的结论是             ,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为        mol·L-1

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