容器 | 1 | 2 | 3 | 4 |
反应物投入量 (始态) | 1mol CO2 3mol H2 | 1mol CH3OH 1mol H2O | 2mol CH3OH 2mol H2O | 0.8mol CO2 2.4mol H2 0.2mol CH3OH 0.2mol H2O |
CH3OH的平衡浓度/mol•L-1 | c1 | c2 | c3 | c4 |
反应的能量变化 | 放出 x kJ | 吸收y kJ | 吸收z kJ | 放出 w kJ |
体系压强/Pa | p1 | p2 | p3 | p4 |
反应物转化率 | a1 | a2 | a3 | a4 |
分析 1容器反应物投入1mol CO2、3mol H2,2容器反应物投入量1mol CH3OH、1mol H2O,4容器反应物的投入量0.8mol CO2、2.4mol H2、0.2mol CH3OH、0.2mol H2O,恒温恒容,则1容器、2容器与4容器是等效平衡;
2容器反应物投入量1mol CH3OH、1mol H2O,3容器反应物投入量2mol CH3OH、2mol H2O,是2中的二倍,可以看作在恒温且容积是2容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与2容器体积相等所到达的平衡;据此分析平衡移动.
解答 解:1容器反应物投入1mol CO2、3mol H2,2容器反应物投入量1mol CH3OH、1mol H2O,4容器反应物的投入量0.8mol CO2、2.4mol H2、0.2mol CH3OH、0.2mol H2O,恒温恒容,则1容器、2容器与4容器是等效平衡,则各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等,
2容器反应物投入量1mol CH3OH、1mol H2O,3容器反应物投入量2mol CH3OH、2mol H2O,是2中的二倍,可以看作在恒温且容积是2容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与2容器体积相等所到达的平衡,由于该反应是体积减小的反应,缩小容器体积,增大了压强,平衡向着正向移动,
A、2、3的反应为CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ•mol-1,3是2投入量的两倍,若平衡不移动,2c2=c3,2y=z,恒温、恒容,则3是对2平衡状态两倍的基础上增大压强,对该反应,增大压强,平衡逆向移动,则3平衡时CH3OH的平衡浓度大于2的两倍,2c2<c3;该反应吸热反应,2/3是从逆反应开始,吸收热量,3的对于2的平衡向着放热方向移动,则2y>z,A正确;
B、1、2换算为同种物质表示,投入量相等,属于等效平衡,则平衡时的状态一样:即各物质的浓度相等,p1=p2;根据盖斯定律可知,1与2的反应的能量变化之和为49.0kJ,故x+y=49.0,B错误;
C、3反应物投入量2mol CH3OH、2mol H2O,是2的二倍,若平衡不移动,转化率α1+α3=1,由于3中相当于增大压强,平衡向着正向移动,反应物的转化率减小,所以转化率α1+α3<1,C正确;
D、设1中反应CO2a mol,则平衡时为CO2(1-a),放出的热量x=49a,由题x=24.5,则a=$\frac{24.5}{49}$;4中0.8mol CO2、2.4mol H2、0.2mol CH3OH、0.2mol H2O用极限转移法与1属于等效平衡,则平衡状态一样,CO2也为(1-a),参与反应的 CO2也为0.8-(1-a)=a-0.2,放出的热量w=(a-0.2)×49,带入a的值,解得w=14.7,D正确.
故答案为:ACD.
点评 本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算,题目计算量较大,题目难度较大,关键是构建平衡建立的等效途径,试题侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养.
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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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:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
温度/oC | 200 | 300 | 400 |
K | 1.0 | 0.86 | 0.5 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
温度/℃ | 500 | 700 | 900 |
K | 1.00 | x | Y |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),恒容条件下达到平衡后充入He,N2的转化率与时间的关系 | |
B. | CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g);△H>0,平衡后CH4的物质的量与△H的关系 | |
C. | FeCl3+3KSCN?Fe(SCN)3+3KCl,平衡后加入KCl固体,c(Cl-)与正反应速率关系 | |
D. | H2(g)+I2(g)?2HI(g),平衡后缩小容器容积,速率与时间的关系 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | M中达到平衡后再通入一定量的氦气,平衡不移动,容器内气体的密度不变 | |
B. | 若x:y=1:2,则平衡时,M中的转化率:A>B | |
C. | 若x:y=1:3,当M中放出热量172.8 kJ时,A的转化率为90% | |
D. | N中达到平衡后再通入一定量的氦气时,v(正)<v(逆) |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ①③ | B. | ②③ | C. | ②④ | D. | ③④ |
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