【题目】已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,其平衡常数随温度变化如下表所示:
温度/℃ | 400 | 500 | 850 |
平衡常数 | 9.94 | 9 | 1 |
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________,该反应的Q________0(填“>”或“<”)。
(2)850 ℃时在体积为10 L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如图所示,则0~4 min时平均反应速率v(CO)=________。
(3)若在500 ℃时进行,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020 mol·L-1,该条件下,CO的最大转化率为________。
(4)若在850 ℃时进行,设起始时CO和H2O(g)共为1 mol,其中水蒸气的体积分数为x,平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的函数关系式为________。
(5)有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染。请判断上述反应能否自发进行:____ (填“可能”或“不可能”),理由是____________________________________。
【答案】)K=[c(CO2)c(H2)]/c(CO)c(H2O)<0.03 mol·L-1·min-175%y=x不能ΔH>0且ΔS<0,不能自发进行
【解析】
(1)由平衡常数的定义,平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,根据表中平衡常数随温度的变化进行判断;
(2)由图象得出,CO的浓度变化及v=△c/△t计算0~4min时平均反应速率v(CO);
(3)根据三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度,再利用平衡常数列方程,求出c,再利用转化率定义计算;
(4)起始时水的物质的量为xmol,转化的CO的物质的量为(1-x)ymol,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入850℃平衡常数,结合转化率计算。
(5)根据吉布斯自由能的大小判断反应能否进行。
(1)根据 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,故K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O),又依据图表数据分析,升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,△H<0;
(2)由图象得出,CO的浓度变化及v=△c/△t,v(CO)=(0.20mol·L-1-0.08mol·L-1)/4min=0.03 mol·L-1·min-1;
(3)列出三段式,设CO的浓度变化量为c,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),
起始(mol·L-1):0.02 0.02 0 0
转化(mol·L-1):c c c c
平衡(mol·L-1):0.02-c 0.02-c c c
500℃时反应平衡常数有K= =9,解得c=0.015,CO转化率为:0.015/0.02×100%=75%。
(4)因850℃时反应平衡常数为1.起始时水的物质的量为xmol,CO的物质的量为 (1-x)mol,则
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),
起始(mol·L-1):(1-x) x 0 0
转化(mol·L-1):(1-x)y (1-x)y (1-x)y (1-x)y
平衡(mol·L-1):(1-x)(1-y) (x-y+xy)(1-x)y (1-x)y
平衡常数k=,解得y=x。
(5)反应2CO=2C+O2(△H>0),则△G=△H-T·△S>0,反应△H>0吸热且△S<0,依据吉布斯自由能判断任何情况下不能自发进行。
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【题目】用水稀释0.1mol/L的氨水时,溶液中随着水量增加而减少的是
A. c(H+) B. OH-的物质的量
C. c(OH-)/c(NH3·H2O) D. c(NH3·H2O)/ c(OH-)
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【题目】已知NaHSO3溶液呈酸性、NaHCO3溶液呈碱性。现有浓度均为0.1mol/L的的NaHSO3溶液和NaHCO3溶液,溶液中各粒子的物质的量浓度存在下列关系(R表示S或C),其中正确的是( )
A. c(Na+)>c(HRO3-)>c(H+)>c(RO32-)>c(OH-) B. c(H+)+c(H2RO3)=c(RO32-)+c(OH-)
C. c(Na+)+c(H+)=c(HRO3-)+c(RO32-)+c(OH-) D. 两溶液中的c(Na+)、c(HRO3-)和c(RO32-)分别相等
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【题目】如图所示,从A处通入新制备的氯气,关闭旋塞B时,C处红色布条无明显的变化,打开旋塞B 时,C处红色布条逐渐褪色。由此可判断D瓶中装的试剂不可能是
A. 浓硫酸B. 溴化钠溶液C. Na2SO3溶液D. 硝酸钠溶液
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【题目】淀粉、脂肪、胰岛素和DNA共有的化学元素是( )
A. C、H、O B. C、H、O、N
C. C、H、O、N、P D. C、H、O、N、P、S
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值.下列说法正确的是( )
A. 高温下,0.2 mol Fe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA
B. 室温下,1 L pH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH﹣离子数目为0.1NA
C. 氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA
D. 5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O反应中,生成28 g N2时,转移的电子数目为3.75NA
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