温度/K | 反应I | 反应II | 已知: K1>K2>K1′>K2′ |
298 | K1 | K2 | |
328 | K1′ | K2′ |
分析 (1)根据反应中气体的体积减小可判断反应的焓变减小,平衡常数等于生成物的平衡浓度幂之积除以反应物的平衡浓度幂之积,从图中数据可知温度升高反应Ⅰ和Ⅱ的平衡常数均减小,所以反应Ⅰ和Ⅱ均是放热反应,△H1、△H2小于0,利用盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ,根据△H1、△H2判断△H3的正负,确定反应Ⅲ的热效应;
(2)依据化学平衡移动的原理:减小生成物浓度平衡向正方向移动,增大反应物浓度平衡向正方向移动;
(3)增大压强,平衡向正反应方向移动,结合图象,判断A、B两条曲线对应的压强,从方程式可知,反应物有3mol气体,生成物有2mol气体,所以压强增大时平衡气体体积减小的方向移动,即正向移动,在200℃时,转化率高的压强大,故A曲线对应压强为5.0MPa,曲线对应压强为0.1MPa,从图中可知压强为0.1MPa、温度为200℃时CO的转化率为0.5,然后利用三段式列式计算甲醇物质的量分数=$\frac{甲醇物质的量}{平衡混合气体总物质的量}$×100%;
(4)①该反应是一个反应前后气体体积减小的且正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动;
②t4时降压,逆反应速率减小,平衡逆向移动,随着反应的进行,逆反应速率减小,在t5时达到新的平衡状态,t6时增大反应物的浓度,t6点逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动,随着反应的进行,逆反应速率增大,大于原平衡浓度,据此画出变化的图象.
解答 解:(1)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)是一个气体体积减小的反应,所以熵值减小,△S<0,
依据方程式2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)可知平衡常数K=$\frac{[C{H}_{3}OC{H}_{3}][{H}_{2}O]}{[C{H}_{3}OH]}$,
从图中数据可知温度升高反应Ⅰ和Ⅱ的平衡常数均减小,所以反应Ⅰ和Ⅱ均是放热反应,△H1、△H2都小于0,利用盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ,则△H3=2×△H1+△H2,△H1、△H2都小于0,所以△H3=2×△H1+△H2<0,故反应Ⅲ是放热反应,
故答案为:<;$\frac{[C{H}_{3}OC{H}_{3}][{H}_{2}O]}{[C{H}_{3}OH]}$;放热;
(2)依据化学平衡移动原理:减小生成物浓度平衡向正方向移动,增大反应物浓度平衡向正方向移动,在CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)中反应消耗了H2O(g)有利于反应II、III正向移动;同时此反应生成了H2,有利于反应I、III正向移动,
故答案为:此反应消耗了H2O(g)有利于反应II、III正向移动;同时此反应生成了H2,有利于反应I、III正向移动;
(3)从方程式可知,反应物有3mol气体,生成物有2mol气体,所以压强增大时平衡气体体积减小的方向移动,即正向移动,在200℃时,转化率高的压强大,故A曲线对应压强为5.0MPa,曲线对应压强为0.1MPa,从图中可知压强为0.1MPa、温度为200℃时CO的转化率为0.5,
设加入COamol,则有H22amol
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
反应前(mol) a 2a 0
反应了(mol) 0.5a a 0.5a
平衡时(mol) 0.5a a 0.5a
可求得$\frac{0.5a}{0.5a+a+0.5a}$×100%=25%
故答案为:25%;
(4)①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应,t2时逆反应速率增大,且平衡时反应速率大于t2时反应速率,平衡向逆反应方向移动,改变的条件为增大生成物C浓度或升高温度;
故答案为:增大生成物C浓度;升高温度;
②t4时降压,逆反应速率减小,平衡逆向移动,随着反应的进行,逆反应速率减小,在t5时达到新的平衡状态,t6时增大反应物的浓度,t6点逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动,随着反应的进行,逆反应速率增大,大于原平衡浓度,所以其图象为:,
故答案为:.
点评 本题考查了熵变焓变的判断、化学平衡常数表达式的书写、外界条件对反应速率的影响等知识点,看清图象表达的含义是解题的关键所以,图象的理解和绘制是解题难点,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 其他条件不变,减小容器体积,平衡不移动 | |
B. | 其他条件不变,增大c(A),A的转化率增大 | |
C. | 降低温度,v正增大,v逆减小 | |
D. | v正(A)═2v逆(C) |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 同素异形体:是否由同一种原子构成 | |
B. | 纯净物和混合物:是否只含一种元素 | |
C. | 电解质和非电解质:溶于水或熔融状态下能否导电 | |
D. | 氧化还原反应:元素化合价是否变化 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
弱酸 | 醋酸 | 次氯酸 | 碳酸 | 亚硫酸 |
电离平衡常数 (25℃) | Ka=1.75ⅹ10-5 | Ka=2.98ⅹ10-8 | Ka1=4.3ⅹ10-7 Ka2=5.61ⅹ10-11 | Ka1=1.54ⅹ10-2 Ka2=1.02ⅹ10-7 |
A. | 少量的CO2通入NaClO溶液中:CO2+H2O+2ClO-═CO32-+2HClO | |
B. | 少量的SO2通入Na2CO3溶液中:SO2+H2O+2CO32-═SO32-+2HCO3- | |
C. | 少量的SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClO-═CaSO3↓+2HClO | |
D. | 相同浓度的NaHCO3溶液与NaHSO3溶液等体积混合:H++HCO3-═CO2↑+2H2O |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | O2和O3的混合物共16g,其中所含氧原子数为NA | |
B. | 1.0L 0.1mol/L的AlCl3溶液中含有的铝离子数为0.1NA | |
C. | 28g乙烯中所含有共用电子对数目为4NA | |
D. | 1mol金属钠完全转化为Na2O2所转移的电子数目为2NA |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅥⅠA | 0 | |
2 | ⑥ | ⑦ | ⑪ | |||||
3 | ① | ③ | ⑤ | ⑧ | ⑩ | |||
4 | ② | ④ | ⑨ |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 稳定性:PH3>H2S>HCl | B. | 酸性:HClO4>HBrO4>HIO4 | ||
C. | 非金属性:F>O>S | D. | 碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 |
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