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1、简答题 在恒温恒容的密闭容器中,工业上常用反应①制备甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1<0;其中的原料气常用反应②来制备:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H2.根据题意完成下列各题:
(1)判断反应①达到平衡状态的标志是______(填字母).
a.CO体积分数保持不变
b.CO和CH3OH浓度相等
c.容器中气体的压强不变
d.CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高反应①CO中的转化率,下列措施可行的是______(填字母).
a.向装置中再充入N2
b.升高温度
c.改变反应的催化剂
d.向装置中再充入H2
(3)一定条件下,反应②中CH4的平衡转化率与温度的关系如图所示.
则△H2______0(填“<”、“>”或“=”).在T℃时的1L密闭容器中,充入1molCH4和3molH2O(g),发生反应②,经过5min达到平衡,此时CH4的转化率为50%,则从开始到平衡,H2的平均反应速率为______,T℃时该反应的平衡常数为______;
(4)若向此1L密闭容器中,加入1molCH4、5molH2O(g)、1molCO和3molH2,发生反应②,若温度仍为T℃,此时v(正)______v(逆)(填“<”、“>”或“=”).若改变反应温度,达到新平衡时,______mol<n(H2O)<______mol.
参考答案:(1)恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
a.平衡状态各组分的含量不变,CO体积分数保持不变,证明反应达到平衡,故a正确;
b.甲醇和一氧化碳的起始量和消耗量决定,容器中甲醇浓度与CO浓度相等不能证明反应达到平衡,故B错误;
c.反应前后是气体体积减小的反应,容器中气体的压强不变,说明反应达到平衡状态,故c正确
d.化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比,CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等,说明甲醇和一氧化碳正反应速率相同,反应正向进行不能说明反应达到平衡,故d错误;
e.容器中混合气体的密度保持不变,混合气体的密度=气体质量气体体积,反应过程中气体质量守恒,容器体积相同,密度不变,不能证明反应达到平衡,故e错误;
故答案为:ac;
(2)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),
a.向装置中再充入N2,恒温恒容条件下,体系总压增大,分压不变,平衡不动,故a不符合;
b.反应是放热反应,升高温度平衡那你想进行,转化率减小,故b不符合;
c.改变反应的催化剂,改变反应速率,不能改变化学平衡,转化率不变,故c不符合;
d.向装置中再充入H2,提高一氧化碳转化率,故d正确;
故答案为:d;
(3)图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大,说明平衡正向进行,正反应是吸热反应,△H>0,在T℃时的1L密闭容器中,充入1mol CH4和3mol H2O(g),发生反应②,经过5min达到平衡,此时CH4的转化率为50%,则
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
变化量(mol)0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量(mol)0.5 2.5 0.5 1.5
H2的平均反应速率=1.5mol1L5min=0.3mol/L?min;
平衡常数K=(1.51)3×0.50.5×2.5=1.35(mol/L)2;
故答案为:>;0.3mol/L?min,1.35;
(4)若向此1L密闭容器中,加入1mol CH4、5mol H2O(g)、1mol CO和3mol H2,发生反应②,若温度仍为T℃.平衡常数K=1.35,Qc=1×331×5=5.4>1.35,所以反应逆向进行,v(正)<v(逆),若改变反应温度,达到新平衡时,
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
15 1 3
0 4 2 4
26 0 2
得到水蒸气的物质的量介于4-6间;
故答案为:<;4;6.
本题解析:
本题难度:简单
2、填空题 830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g);△H<0 试回答下列问题:
(1)若起始时c(CO)="2" mol?L-1,c(H2O)="3" mol?L-1,达到平衡时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K= .
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)="1" mol?L-1,c(H2O)="2" mol?L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol?L-1,则此时该反应是否达到平衡状态 (填“是”与“否”), 此时v(正) v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),你判断的依据是
。
(3)若降低温度,该反应的K值将 (均填“增大”“减小”或“不变”)。
参考答案:(1)平衡常数k=1
(2)否 大于 依据是Q=0.5×0.5/0.5×1.5<1即Q<K,所以未达平衡,V(正)>V(逆)
(3)增大
本题解析:(1) CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 2 3 0 0
之和浓度(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
所以平衡常数K=
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)="1" mol?L-1,c(H2O)="2" mol?L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol?L-1,则根据方程式可知,此时CO2的浓度也是0.5mol/L,而CO和水蒸气的浓度分别是0.5mol/L和1.5mol/L,则此时
<1,所以反应没有达到平衡状态。此时正反应速率大于逆反应速率。
(3)正反应是放热反应,则降低温度,平衡向正反应方向进行,所以该反应的K值将增大。
考点:考查平衡常数的计算、应用以及外界条件对平衡状态的影响
点评:该题是高考中的常见题型和重要的考点,属于中等难度的试题。试题贴近高考,基础性强,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。该题的关键是明确平衡常数的含义、计算依据以及影响因素,如何结合题意灵活运用即可。有利于调动学生的学习兴趣,提高学生的应试能力。
本题难度:困难
3、填空题 (7分)在某温度下合成氨:N2+3H2
2NH3(△H<0),把N2和H2以1
参考答案:
本题解析:
本题难度:一般
4、填空题 (10分)运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”);使用催化剂反应的△H (填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(2)已知:O2(g) = O2+(g)+e-
H1=+1175.7 kJ·mol-1
PtF6(g)+e-=PtF6-(g)
H2=-771.1 kJ·mol-1
O2PtF6(S)=O2+(g)+PtF6-(g)
H3=+482.2 kJ·mol-1
则反应O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6-(s)的
H="_____________" kJ·mol-1。
(3)已知:2NO2(g)
N2O4(g) △H=-57.2kJ·mol-1。一定温度下,一定体积的密闭容器中充入NO2进行反应:2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡。写出该反应的平衡常数表达式: ,升高温度,该反应的平衡常数K值将 (填增大或减小或不变);
若其他条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母序号)
A.减小NO2的浓度
B.降低温度
C.增加NO2的物质的量
D.升高温度