1、确定一个圆需要哪两个要素?
22.在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
(1)该反应的化学平衡常数表达式K=__________。
(2)已知在700℃时,该反应的平衡常数K1=0.6,则该温度下反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2=__________,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=__________________。
(3)已知在1000℃时,该反应的平衡常数K4为1.0,则该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________________。
A.容器中压强不变
B.c(CO2)=c(CO)
C.生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(5)在1000℃下,某时刻CO2的物质的量为2.0 mol,则此时v(正)__________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。该温度下反应达到平衡时,CO2的转化率为__________。
答案:(1)
(2)1.67 0.77 (3)吸热
(4 )C (5)> 40%
10.(3) 94.7% (4)5 g
0.7 mol-=0.45 mol
生成SO3的物质的量:0.45 mol×2=0.90 mol
SO2和SO3的物质的量之和:=0.95 mol
则反应前SO2的物质的量:0.45 mol×2+(0.95 mol-0.90 mol)=0.95 mol
SO2的转化率:×100%=94.7%
(4)在给定的条件下,溶液呈强碱性,BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量:0.90 mol×5%×233 g·mol-1=10.5 g。
答案:(1)b、c (2)b
21.(2009·江苏高考)将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2催化剂Δ2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是__________。(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等
b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是__________。(填字母)
a.向装置中再充入N2 b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂 d.升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?
解析:(1)2SO2+O2催化剂Δ2SO3是前后气体体积不相等的反应,则压强不变是判断达平衡的标志,SO2百分含量不变是其平衡的充要条件。
(2)固定容器中充入N2平衡不受影响;充入O2,平衡正移,SO2 转化率增大;加入催化剂不影响平衡;升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率减小。
(3)消耗O2的物质的量:
20.(2009·上海高考)在2 L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
n(NO)(mol) |
0.020 |
0.010 |
0.008 |
0.007 |
0.007 |
0.007 |
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=__________。已知:K300℃>K350℃,则该反应是__________________热反应。
(2)如图中表示NO2变化曲线的是__________________。用O2表示从0 s-2 s内该反应的平均速率v=__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__________。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
解析:(1)由300℃-350℃时,K值减小,说明升温平衡左移,逆反应为吸热反应,则正反应是放热反应。
(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)知,NO2为生成物,在0 s时,c(NO2)=0 mol/L,随反应的进行,c(NO2)逐渐增大,当达到平衡时,c(NO2)=-=0.0065 mol/L,故表示NO2变化曲线的为b。v(NO)===
=0.003 mol/(L·s)
则v(O2)=v(NO)
=0.0015 mol/(L·s)
(3)a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡状态,容器内密度总保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
(4)a项能使反应速率减慢,平衡正移,故a项错误;b项能使反应速率加快,平衡逆移,故b项错误;c项能使反应速率加快,平衡正移,故c项正确;d项能使反应速率加快,但对平衡无影响,故d项错误。
答案:(1) 放
(2)b 1.5×10-3mol/(L·s)
(3)b、c (4)c
19.某工厂实验室用一氧化碳和氢气制备甲醇,其原理为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ;ΔH<0。
试回答下列问题:
(1)若该反应在298 K、398 K时化学平衡常数分别为K1、K2,则K1__________K2(填“>”、“=”或“<”);
(2)在恒温恒容条件下,判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________(填序号);
A.v逆(H2)=2v正(CH3OH)
B.v逆(H2)=v正(CO)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)某温度时,向一定容积的密闭容器中充入CO和H2,浓度分别为1 mol·L-1、2 mol·L-1,达到平衡时CO的浓度为0.6 mol·L-1。试求该温度下的化学平衡常数。
解析:(1)因正反应是放热反应,温度越高,正反应程度越小,故K1>K2。
(2)A中v逆(H2)=2v正(CH3OH)=v正(H2)该反应达平衡前,压强始终减小,故压强不变,则达平衡,选A、C。
(3)
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
c0(mol·L-1) 1 2 0
c平(mol·L-1) 0.6 1.2 0.4
K==0.463
答案:(1)> (2)A、C (3)0.463
18.总压强为30 MPa时,氮氢混合气体(体积比为1∶3)通入合成塔,反应达平衡时,压强降为25 MPa。则平衡时混合气体中氨的体积分数为 ( )
A.35% B.30% C.25% D.20%
解析:设通入合成塔的N2为1 mol,H2为3 mol;设氮气转化的物质的量为x mol。
根据=⇒=,x=。
NH3在混合气体中体积分数为×100%=20%。
答案:D
17.(2009·武汉)某密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g) 2Z(g),若要使平衡时反应物总物质的量与生成物的总物质的量相等,且用X、Y作反应物,则X、Y的初始物质的量之地的范围应满足 ( )
A.1<<3 B.<<
C.<<4 D.<<
解析:设n(X)=a,n(Y)=b,依三段式有
2X(g)+Y(g) 2Z(g)
起始(mol) a b 0
变化(mol) 2x x 2x
平衡(mol) a-2x b-x 2x
a-2x+b-x=2x,x=。
若a-2x=0,=,=;
若b-x=0,b=,=4。
即<<4。
答案:C
16.(2009·广东)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端,抽真空后引入适量碘并封管,置于加热炉中。反应如下:
下列说法正确的是 ( )
A.在不同温度区域,TaI4的量保持不变
B.在提纯过程中,I2的量不断减少
C.在提纯过程中,I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区
D.该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比
解析:用该装置提纯TaS2的原理是:在较高温度(1123 K),反应向正反应方向进行,生成的气体在低温度(1023 K)重新生成TaS2固体和气态I2,使TaS2与杂质分开达到分离提纯目的。反应进行到一定阶段,I2的量不再减少。
答案:C
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