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2013年9月,中国华北华中地区发生了严重的雾霆天气,北京、河北、河南等地的空气污染升为6级空气污染,属于重度污染。汽车尾气、燃煤废气、冬季取暖排放的CO2等都是雾履形成的原因。
(1)汽车尾气净化的主要原理为;2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  △H<0,在一定温度下,在一体积固定的密闭容器中充入一定量的NO和CO在t1时刻达到平衡状态。
①能判断该反应达到平衡状态的标志是____。

A.在单位时问内生成1mol CO2的同时消耗了lmol CO
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.混合气体的压强不再变化
②在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态,之后不再改变条件。请在右图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线:

③若要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施有_____、____。(写出2个)
(2)改变煤的利用方式可减少环境污染,通常可将水蒸气通过红热的碳得到水煤气,其反应原理为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol。
①该反应在___下能自发进行(填“高温”或“低温”)。
②煤气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2C03溶液吸收,该反应的离子方程式为____。(已知:H2S: Ka1=9.1×10-8;Ka2=1.1×10-12。H2CO3:Ka1=4.30×10-7;Ka2=5.61×10-11
(3)已知反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通人到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下三组数据:
实验
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①实验1条件下平衡常数K=______(保留小数点后二位)。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a、b必须满足的关系是______。
③该反应的△H ______0(填“<”或“>”);若在9000C时,另做一组实验,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,则此时υ______υ(填“<”,“>”,“=”)。

(1)①CD(2分) ②(2分)
③增大压强、向容器中再充入CO气体(2分)
(2)①高温(1分)②CO32-+H2S=HCO3-+HS-
(3)①2.67(2分) ②a<b(2分) ③<(1分);<(2分)

解析试题分析:(1)①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,则A、在单位时问内生成1mol CO2的同时消耗了lmol CO,二者的反应方向是一致的,在任何条件下均成立,不能说明反应达到平衡状态,A不正确;B、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态,B不正确;C、混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不再改变可以说明反应达到平衡状态,C正确;D、正方应是体积减小的可逆反应,即压强是减小的,因此混合气体的压强不再变化可以说明反应达到平衡状态,D正确,答案选CD。
②t2时刻是平衡状态,此时将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,压强降低,正逆反应速率均瞬间降低,平衡向逆反应方向移动,因此在其他条件不变的情况下,其图像可以表示为
③若要同时提高该反应的速率和NO的转化率,则平衡必须向正反应方向移动。由于正方应是体积减小的放热的可逆反应,因此采取的措施有增大压强、向容器中再充入CO气体。
(2)①由热化学反应方程式可知,该反应为焓增、熵增过程,即△H>0、△S>0,必须满足△G=△H-T△S<0反应才能自发进行,所以在高温下能够自发进行。
②由于Ka2=5.61×10-11<Ka1=9.1×10-8<Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11>Ka2=1.1×10-12,所以氢硫酸能够与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠,反应的离子方程式为:CO32-+H2S=HCO3-+HS-
(3)①     H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始浓度   1mol/L   2mol/L         0          0
转化浓度  0.8mol/L   0.8mol/l     0.8mol/l  0.8mol/l
平衡浓度 0.2mol/L  1.2mol/L     0.8mol/l  0.8mol/l
所以平衡常数K==2.67
②增大水蒸气的浓度可以提高CO的转化率,因此实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a、b必须满足的关系是a<b。
③根据表中1、2数据可知,实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,则该反应的△H< 0;实验2条件下平衡常数,需要列式计算平衡浓度
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始浓度   0.5mol/L   1mol/L         0          0
转化浓度  0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡浓度 0.3mol/L  0.8mol/L     0.2mol/l  0.2mol/l
则K==0.17
若在9000C时,另做一组实验,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,则此时=0.2>0.17,这说明反应在向逆反应方向进行,因此υ<υ
考点:考查反应自发性、平衡状态判断、外界条件对平衡状态的影响以及平衡常数的有关计算与应用

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

.(16分)Ⅰ.已知下列反应的热化学方程式为:
(1) C(s) + O2(g) = CO2(g)       △H1 =" -393.5" kJ/mol
(2) CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)  △H2 =" -870.3" kJ/mol
(3) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)      △H3 =" -571.6" kJ/mol
请计算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l)   △H4 =                         
Ⅱ.在某温度下,物质(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶剂中均可以发生反应:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4。
(1)向1L正庚烷中加入0.50mol(t-BuNO)2,10min时反应达平衡,此时(t-BuNO)2的平衡转化率为60%(假设反应过程中溶液体积始终为1L)。反应在前10min内的平均速率为ν(t-BuNO)=      。列式计算上述反应的平衡常数K =       
(2)有关反应:(t-BuNO)22(t-BuNO) 的叙述正确的是(    )
A.压强越大,反应物的转化率越大     B.温度升高,该平衡一定向右移动
C.溶剂不同,平衡常数K值不同
(3)通过比色分析得到40℃时(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化关系的几组数据如下表所示,请在同一图中绘出(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化曲线。

时间(min)
0
1
3
5
7
9
11
c(t-BuNO)2 mol/L
0.05
0.03
0.01
0.005
0.003
0.002
0.002
c(t-BuNO) mol/L
0
0.04
0.08
0.07
0.094
0.096
0.096
Ⅲ.甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则通甲醇的电极反应式为                                  。若通空气的电极上有32g O2参加反应,则反应过程中转移了       mol e

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

碘在科研与生活中有重要应用,某兴趣小组用0.50 mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8、0.10 mol·L-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2(慢)        I2+2S2O32-2I-+ S4O62-(快)
向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的   耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32-)∶n(S2O82-  
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:

实验序号
体积V/mL
K2S2O8溶液

KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液

10.0
0.0
4.0
4.0
2.0

9.0
1.0
4.0
4.0
2.0

8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
 
表中Vx  mL,理由是                 
(3)已知某条件下,浓度c(S2O82-)反应时间t的变化曲线如图所示,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)-t的变化曲线示意图(进行相应的标注)
           
碘也可用作心脏起搏器电源-锂碘电池的材料,该电池反应为:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)ΔH
已知:①4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)  ΔH1      ②4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)ΔH2
则电池反应的ΔH=          ;碘电极作为该电池的   极。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

反应aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:

回答问题:
(1)B的平衡转化率α(B)、α(B)、α(B)中最小的是       ,其值是       
(2)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是         ,采取的措施是                 
(3)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2       T3(填“>”、“<”、“=”),判断的理由是                                                       

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH="-166" kJ·mol-1
(1)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K=  。 
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是    (填代号)。 

(2)在3 L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中实验Ⅰ在T1℃,0.3 MPa,而实验Ⅱ、III分别改变了实验其他条件;乙苯的浓度随时间的变化如图1所示。
              
图1                                                     图2
①实验Ⅰ乙苯在0~50 min时的反应速率为    。 
②实验Ⅱ可能改变的条件是      。 
③图2是实验Ⅰ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图2中补画实验III中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
(3)若实验Ⅰ中将乙苯的起始浓度改为1.2 mol·L-1,其他条件不变,乙苯的转化率将    (填“增大”“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为    

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

在0.5 L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:

T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
 
请完成下列问题:
(1)试比较K1、K2的大小,K1________K2(填“>”“=”或“<”)
(2)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是________(填字母编号)
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b.v(N2)=3v(H2)
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(3)400 ℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K的值为________,当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为3 mol和2 mol、1 mol时,该反应的v(N2)________v(N2)(填“>”“<”或“=”)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)=2CO(g)+O2(g),该反应的ΔH       0,ΔS       0(选填“>”、“<”或“=”),在低温下,该反应       (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有       
a.开发高效光催化剂
b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与CO2发生催化转化
c.二氧化碳及水资源的供应

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

一定条件下,体积为1 L的密闭容器中发生如下反应:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJ·mol-1
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。

反应时间/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大,该反应________(填序号)。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用两种方法制备甲醇:
反应Ⅰ:CO(g) + 2H2 (g) CH3OH (g) DH1
反应Ⅱ:CO2(g)+ 3H2(g)  CH3OH (g)+H2O(g) DH2
① 下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
由表中数据判断DH1_______________0(填“<”、“=”或“>”)。
② 某温度下,将2molCO和6molH2充入2L密闭容器中充分反应,4分钟后反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.4mol,则CO的反应速率为________________,此时的压强是反应前压强的___________倍。
(2)反应Ⅱ的平衡常数表达式为____________________,为了加快反应Ⅱ的反应速率,并且提高H2的转化率,采取的措施是_______________(填写正确选项的字母)。
a.增大CO2的浓度           b.增大H2的浓度
c.增大压强                 d.加入催化剂
(3)工业上利用CO与水蒸气的反应,将有毒的CO转化为无毒的CO2,书写有关热化学反应方程式__________________________________。该反应在830K下进行时,初始浓度到达平衡的时间有如下的关系:
CO的初始浓度(mol/L)
2
4
1
3
H2的初始浓度(mol/L)
3
2
3
3
时间(min)
8
6
12
n
 
则n 为________min。
(4)近年来,科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池。该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为_________________。
(5)用该电池作电源,用惰性电极电解饱和NaCl溶液时,每消耗0.2mol CH3OH,阴极产生标况下气体的体积为       L。

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