【题目】CO用途广泛,工业应用时离不开平衡思想的指导:
Ⅰ.在某一容积为5L的体积不变的密闭容器内,加入0.3 mol 的CO和0.3mol的H 2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H20(g)CO2(g)+H2(g) △H>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如下图:
(1)根据图上数据,该温度(800℃)下的平衡常数K=____________________________。
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件能使平衡常数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)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,H2O的转化率______________(填“升高”、“降低”、“不变”)。
(4)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,则此时正、逆反应速率的大小:υ正______________υ逆(填“>”、“<”或“=”)。
Ⅱ、还原法炼铅,包含反应PbO(s)+CO(g)Pb(s)+C02(g) △H,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表:
温度/℃ | 300 | 727 | 1227 |
lgK | 6.17 | 2.87 | 1.24 |
(5)该反应的△H______________0(选填“>”、“〈”或“=”)。
(6)当lgK=1,在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为____(保留两位有效数字);若向容器中充入一定量的CO气体后,平衡发生移动,再次达到平衡时,CO的百分含量______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】1 A 降低 < < 9.1% 不变
【解析】
(1)根据CO2的浓度变化求出CO的浓度变化,根据平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值进行解答;
(2)平衡常数只随温度的变化而变化,根据温度对平衡的影响分析;
(3)可逆反应中增大一种反应物的浓度,则另一种反应物的转化率会增大,而本身转化率减小;
(4)根据浓度商Qc=c(CO2)c(H2)/[c(CO)c(H2O)]与平衡常数K的大小关系判断。
(5)温度越高K值越小,说明该反应正反应为放热反应,△H<0;
(6)根据方程式进行计算;平衡正向移动,由于相当于加压,气体的分子数不变,所以再次达到平衡时,CO的百分含量不变。
Ⅰ.(1)在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.3mol的CO和0.3mol的H2O,则起始浓度c(CO)=0.06mol/L,c(H2O)=0.06mol/L,平衡时c(CO2)=0.03mol/L,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度/mol·L-1: 0.06 0.06 0 0
转化浓度/mol·L-1: 0.03 0.03 0.03 0.03
平衡浓度/mol·L-1: 0.03 0.03 0.03 0.03
反应开始至达到平衡时,K=c(CO2)c(H2)/[c(CO)c(H2O)]=0.03×0.03/(0.03×0.03)=1;
故答案为:1。
(2)平衡常数只随温度的变化而变化,已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H>0,升高温度,平衡正向移动,平衡常数K增大,所以A正确,
故答案为:A。
(3)可逆反应中增大一种反应物的浓度,则另一种反应物的转化率会增大,而本身转化率减小,所以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的转化率升高,而水蒸气的转化率降低,
故答案为:降低。
(4)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,根据Qc=c(CO2)c(H2)/[c(CO)c(H2O)]=0.132/0.092=2.1>K=1,则反应逆向移动,所以υ正<υ逆,
故答案为:<。
Ⅱ.(5)lgK越大,K越大,温度越高K值越小,说明该反应正反应为放热反应,△H<0,
故答案为:<。
(6)当lgK=1时,K=10,在PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO2(g)反应中,设起始CO:amol/L,达平衡时转化量为xmol/L,平衡时CO为(a-x)mol/L,CO2的浓度为xmol/L,则K=10=x/(a-x),即x=10a/11,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为(a-x)/a×100%=9.1%,若向容器中充入一定量的CO气体后,平衡正向移动,由于相当于加压,气体的分子数不变,所以再次达到平衡时,CO的百分含量不变,
故答案为:9.1%,不变。
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【题目】在常温、常压和光照条件下,N2在催化剂表面与H2O发生反应:2N2(g)+6H2O(l) =4NH3(g)+3O2(g)。在2 L的密闭容器中,起始反应物用量相同,催化剂的使用情况也相同,控制不同温度分别进行4组实验,3 h后测定NH3的生成量,所得数据如下表:
实验级别 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 |
温度/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/106mol | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
下列说法不正确的是
A. 温度为303 K时,在3 h内用氮气表示的平均反应速率为4×107mol·L1·h1
B. 实验1和实验3中,3 h内N2的转化率之比为4:5
C. 分析四组实验数据可得出,温度升高可加快反应速率,也可能减慢反应速率
D. 353 K时,可能是催化剂催化活性下降或部分水脱离催化剂表面,致使化学反应速率减慢
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【题目】在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol N2和0.6 mol H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3 ΔH<0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示:
(1)根据图示,计算从反应开始到第4分钟达到平衡时,平均反应速率υ(N2)为__________。
(2)达到平衡后,第5分钟末,若保持其它条件不变,只改变反应温度,则NH3的物质的量浓度不可能为_____________。
a.0.20 mol/L b.0.12 mol/L c.0.10 mol/L d.0.08 mol/L
(3)达到平衡后,第5分钟末,若保持其它条件不变,只把容器的体积缩小,新平衡时NH3的浓度恰好为原来的2倍,则新体积_____(选填“大于”、“等于”、“小于”)二分之一倍的原体积,化学平衡常数________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半,若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol/L)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线_____。
(5)已知拆开1mol H-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________________________________
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【题目】若N60是与C60相似的另一种“分子足球”,下列说法正确的是
A. N60分子中只含有共价键B. N60和14N都是氮的同位素
C. N60是一种新型化合物D. N60与N2互为同分异构体
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【题目】在可逆反应:2A(g)+3B(g)xC(g)+D(g)中,已知:起始浓度A为5mol/L,B为3mol/L,C的反应速率为0.5mol/(L·min),2min后,测得D的浓度为0.5mol/L。则关于此反应的下列说法正确的是( )
A. 2min末时A和B的浓度之比为5:3
B. x=1
C. 2min末时B的浓度为1.5mol/L
D. 2min末时A的消耗浓度为0.5mol/L
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【题目】在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③ B的物质的量浓度 ④ 混合气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气体的总质量 ⑧混合气体的总体积 ⑨C、D的分子数之比为1∶1
A. ①②③④⑤⑥⑦⑧ B. ①③④⑤ C. ①②③④⑤⑦ D. ①③④⑤⑧⑨
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【题目】可逆反应A(g)+2B(g)2C(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,若改变条件,将变化结果(“增大”“减小”或“不变”)填入空格。
(1)升高温度,B的转化率________,v(正)________,v(逆)________。
(2)加正催化剂,A的物质的量____________,v(正)________,v(逆)________。
(3)保持温度和压强不变,加入稀有气体,则C的物质的量________,A的转化率________。
(4)保持温度和体积不变,加入稀有气体,A的转化率________。
(5)若温度和体积不变,反应从开始到平衡,容器内气体的密度________,压强________。
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【题目】醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(摩尔质量376g/mol)是一种氧气吸收剂,红棕色晶体,易被氧化;易溶于盐酸,微溶于乙醇,难溶于水和乙醚。其制备装置(已省略加热及支持装置)和步骤如下:
①检查装置气密性,往三颈烧瓶中依次加入过量锌粉,200mL0.200mol/LCrC13溶液。
②关闭k2打开k1,旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。
③待三颈烧瓶內的溶液由深绿色(Cr3+)变为亮蓝色(Cr2+)时,把溶液转移到装置乙中。当出现大量红棕色晶体时,关闭分液漏斗的旋塞。
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥,称量得到11.28g[Cr(CH3COO)2]2·2H2O
(1)装置甲中连通管a的作用是________,如何检验甲装置的气密性是否良好?__________。
(2)生成红棕色晶体的离子反应方程式____________________________。
(3)步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为________________。
(4)装置丙的作用是________________。
(5)为得到纯净干燥的产品,洗涤时按使用的先后顺序选用下列洗涤剂__________(填序号)。
①乙醚 ②蒸馏水(煮沸冷却) ③无水乙醇 ④盐酸
(6)本实验中[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的产率是______________。
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