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5.某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);经过5min后,反应达到平衡,此时转移电子6mol.
(1)该反应的平衡常数为3,若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,此时v(正)v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(2)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,达到新平衡时,CO的转化率:增大(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是c d.
a.CH3OH的质量不变      b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.v(CO)=2v(H2)  d.混合气体的密度不再发生改变
(4)在一定压强下,容积为VL的容器充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:则P1小于P2(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);该反应在低温
(填“高温”或“低温”)下能自发进行.
(5)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是c.
a.及时分离除CH3OH气体           b.适当升高温度
c.增大H2的浓度                  d.选择高效催化剂.

分析 (1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=$\frac{6mol}{4mol}$×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol)0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L,c(H2)=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L,c(CH3OH)=$\frac{1.5mol}{2L}$0.75mol/L
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$;
若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商Qc和平衡常数大小比较判断平衡的进行方向;
(2)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,平衡正向进行;
(3)反应是气体体积减小的放热反应,反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态,否则不能达到平衡;
(4)相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,反应自发进行的判断依据是△H-T△S<0,满足此关系,分析反应的焓变和熵变大小分析判断;
(5)根据化学反应速率和化学平衡的影响因素进行判断,
A.及时分离除CH3OH,减少生成物浓度速率减小,平衡正向进行;
B.升高温度,平衡逆向移动,故速率增大;
C.增大H2的浓度,反应物浓度增大化学反应速率加快,平衡正向移动;
D.催化剂改变化学反应速率,平衡不移动.

解答 解:(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=$\frac{6mol}{4mol}$×1mol=1.5mol,结合化学平衡三段式列式计算
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol)0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L,c(H2)=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L,c(CH3OH)=$\frac{1.5mol}{2L}$0.75mol/L
平衡常数K=$\frac{0.75}{0.25×1{\;}^{2}}$=3;
若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商Qc=$\frac{\frac{(1.5+1.5)mol}{2L}}{\frac{(0.5+2)mol}{2L}×(1mol/L){\;}^{2}}$=1.2<3
说明平衡正向进行,此时v(正)>v(负);
故答案为:3;>;
(2)在其它条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,平衡正向进行,一氧化碳的转化率增大;
故答案为:增大;
(3)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,反应是气体体积减小的放热反应,反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态;
a.CH3OH的质量不变,物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故a不符合;
b.反应前后气体质量不变,反应前后气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明反应达到平衡状态,故b不符合;
c.反应速率之比等于化学方程式计量数之比,属于正反应速率之比,2v(CO)=v(H2),当满足2v(CO)=v(H2)说明氢气的正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,但v(CO)=2v(H2)不能说明反应达到平衡状态,故c符合;
d.反应前后气体质量不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不发生改变,不能说明反应达到平衡状态,故d符合;
故答案为:c d;
(4)相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,根据图象知,p1小于p2,温度升高一氧化碳转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,△H<0,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)反应是气体体积减小的反应,△S<0,反应自发进行的判断依据是△H-T△S<0,满足此关系低温下能自发进行;
故答案为:小于;低温;
(5)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,反应是气体体积减小的放热反应,采取下列措施,其中能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动;
a.及时分离除CH3OH,减少生成物浓度,平衡正向进行,但反应速率减小,故错误;
b.升高温度,平衡逆向移动,故错误;
c.增大H2的浓度,化学反应速率加快,平衡正向移动,故正确;
d.选择高效催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,故错误,
故答案为:c.

点评 本题考查了化学平衡影响因素,反应速率、平衡常数概念计算应用,化学平衡标志的分析判断,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验:

(1)检查气体发生装置A的气密性的操作是关闭止水夹b,打开活塞a,向分液漏斗中注水,若水不能顺利流下,则气密性良好.
(2)实验过程如下:
实验操作实验现象结论
打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯D装置中:溶液变红色;E装置中:水层溶液变黄色,振荡后CCl4层无明显变化Cl2、Br2、Fe3+氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>Fe3+
(3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D装置中又有新的变化:红色慢慢褪去.
①为了探究溶液“红色慢慢褪去”的原因,进行如下实验.
取D中溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液中一定存在Fe3+.取D中溶液于试管中,加入过量的KSCN溶液,最终得到红色溶液.实验证明“红色慢慢褪去”的原因是过量氯气和SCN-反应2SCN-+Cl2=2Cl-+(SCN)2,使SCN-浓度减小,则使Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动而褪色.
②猜测SCN-可能被Cl2氧化了,又进行了如下研究.
资料显示:
SCN-的电子式为,认为SCN-中碳元素没有被氧化,理由是SCN-中碳元素是最高价态+4价.取D中溶液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,由此证明SCN-中被氧化的元素是硫元素.通过实验证明了SCN-中氮元素转化为NO3-,若SCN-与Cl2反应生成1mol CO2,则转移电子的物质的量是16mol.
(4)整套实验装置存在一处明显不足,请在下面的方框内画出相应的改进装置.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.写出下列反应的离子反应方程式.
(1)NaHSO4溶液与NaHCO3溶液反应H++HCO3-═CO2↑+H2O
(2)NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液充分混合,溶液pH=7Ba2++2OH-+2H++SO42-═2H2O+BaSO4
(3)将少量SO2通入到氨水中SO2+2NH3•H2O═2NH4++SO32-+H2O
(4)向含0.6mol的FeBr2溶液中通入0.8mol Cl2(已知氧化性Cl2>Br2>Fe3+)8Cl2+10Br-+6Fe2+═6Fe3++16Cl-+5Br2

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.一定温度下体积为5L的密闭容器中发生可逆反应.
一定温度下在体积为5L的密闭容器中发生可逆反应.
(Ⅰ)若某可逆反应的化学平衡常数表达式为:K=$\frac{c(CO)•c(H2)}{c({H}_{2}O)}$
(1)写出该反应的化学方程式:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2 (g);
(2)能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是A、B、C(填选项编号).
A.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B.υ(H2O)=υ(H2
C.容器中气体的密度不随时间而变化
D.容器中总的物质的量不随时间而变化
E.消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
(Ⅱ)若该密闭容器中加入的是2molFe(s)与1molH2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35mol.
(1)t1~t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=$\frac{0.03}{(t{\;}_{2}-t{\;}_{1})}$mol•L-1•s-1
(2)若继续加入2mol Fe(s),则平衡不移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),继续通入1mol H2O(g) 再次达到平衡后,H2的物质的量为0.7mol.
(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图.t1时改变了某种条件,改变的条件可能是使用了催化剂、升高了温度.(填写2项)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是铁钉表面被氧化
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y.
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+应选用d(选填序号).
a.KSCN溶液和氯水            b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水                    d.KMnO4酸性溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:[SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为66.7%.
【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略).
(3)装置B中试剂的作用是检验二氧化硫是否除尽
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是C+2H2SO4(浓硫酸)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O(用化学方程式表示).
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于c(选填序号).
a.A之前         b.A-B间         c.B-C间        d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝
(7)若要测定336mL气体中H2的含量(标准状况下约有28mL H2),可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法?做出判断并说明理由否,用托盘天平无法称量D或E的差量.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.如图是无机物A~M在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出).其中,I是由第三周期元素组成的单质中熔点最高的金属,K是一种红棕色气体.

请填空:
(1)在周期表中,组成单质G的元素位于周期表位置第四周期第VIII.
(2)在反应⑦中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2.
(3)检验M溶液中是否含有Fe2+离子的操作是取少量M溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,若紫红色退去,则含有Fe2+离子.
(4)反应④的离子方程式是3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O.
(5)将化合物D与KNO3、KOH共融,可制得一种“绿色”环保高效净水剂K2FeO4(高铁酸钾).同时还生成KNO2和H2O.该反应的化学方程式是Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.在容积固定的容器中发生反应:A(g)+2B(g)═C (g)△H<0,各物质浓度如表所示:
浓度
时间
c(A)/mol•L-1c(B)/mol•L-1c(C)/mol•L-1
00.81.60
2min0.6x0.2
4min0.30.60.5
6min0.30.60.5
下列说法错误的是(  )
A.2~4 min内用B表示的平均反应速率为0.3 mol•L-1•min-1
B.反应在第2 min时改变了条件,可能是加入了催化剂
C.反应在第2 min时改变了条件,可能是增加了B的浓度
D.若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量保持不变

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.实验室为完成某一实验,需用 240mL 0.1mol/L 的 Na2CO3溶液,现用 Na2CO3﹒10H2O晶体配制.请据此回答下列问题:
(1)实验时,应用托盘天平称取 Na2CO3•10H2O 晶体7.2g.
(2)现有下列仪器:烧杯、药匙、胶头滴管、玻璃棒、天平、量筒. 配制时,还缺少的仪器是250ml容量瓶.
(3)如图为配制过程中的几个关键步骤和操作:将上述实验步骤 A-F 按实验过程先后次序排列C B D F A E.
(4)若实验过程中遇到下列情况,则会造成所配溶液的浓度偏高的是CEF.(填字母)
A.容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理 B.忘记将洗涤液加入容量瓶 C.定容时俯视刻度线
D.摇匀后发现液面低于刻度线,加水至凹液面恰好与刻度线相切 E.溶液注入容量瓶前没有恢复到室温就进行定容 F.Na2CO3•10H2O 已失去部分结晶水

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂.以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程.

(1)上述流程中可以循环使用的物质有KOH、MnO2(写化学式).
(2)若不考虑制备过程中的损失与物质循环,则1mol MnO2可制得$\frac{2}{3}$mol KMnO4;反应中二氧化锰的主要作用是还原剂(“氧化剂”、“还原剂”、“催化剂”).
(3)操作I的名称是过滤;操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度(填性质)上的差异,采用浓缩结晶(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO4粗晶体.
(4)写出母液中加入生石灰苛化时的反应总的离了方程式CO32-+CaO+H2O=CaCO3↓+2OH-
(5)该生产中需要纯净的CO2气体.若实验室要制备纯净的CO2,所需试剂最好选择(选填代号)CD.
A.石灰石    B.稀HCl    C.稀H2SO4    D.纯碱
所需气体发生装置是A(选填序号).

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