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14.在一固定容積的密閉容器中,進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g);△H=Q KJ/mol其化學平衡常數K和溫度t的關系如下:
t℃70080085010001200
K0.60.91.01.72.6
請回答:
(1)該反應的化學平衡常數表達式K=$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$,該反應中Q>0 (選填“>”或“<”).
(2)能判斷該反應已達到化學平衡狀態(tài)的依據是cd.
a.容器中壓強不變   b.反應熱不變    c.v(H2)=v(CO)   d.CO2的質量分數不變
(3)800℃,在固定容積的密閉容器中加入混合物,起始濃度為c(CO)=0.01mol/L,c(H2O)=0.05mol/L,c(CO2)=0.01mol/L,c(H2)=0.03mol/L,反應開始時,H2O的消耗速率比生成速率大(填“大”或“小”).
(4)溫度為850℃時,可逆反應CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)在固定容積的密閉容器中進行,容器內物質的濃度變化如表:
850℃時物質的濃度(mol/L)的變化
時間(min)COH2OCO2H2
00.200O.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
50.1160.2160.084
60.0960.2660.104
①計算:3min時CO的濃度 c1=0.08mol/L,H2O (g)的轉化率=40%.
②反應在4min~5min之間,平衡向逆反應方向移動,可能的原因是d,表中5min~6min之間數值發(fā)生變化,可能的原因是a.
a.增加水蒸氣     b.降低溫度      c.使用催化劑     d.增加氫氣濃度.

分析 (1)根據化學平衡常數的概念來書寫;根據溫度對化學平衡、化學平衡常數的影響來回答;
(2)化學平衡狀態(tài)的標志:正逆反應速率相等,各組分的組成不變,據此判斷;
(3)計算此時的濃度商Qc,與平衡常數比較判斷反應進行方向,據此解答;
(4)①依據容器中濃度變化結合化學平衡的三段式列式計算,結合平衡常數不隨溫度變化,根據轉化率公式進行計算;
②反應在4min~5min,平衡向逆方向移動,根據平衡移動原理,結合選項判斷;
由表中數據可知,5min~6minCO的濃度降低,CO2濃度增大,濃度變化都是0.02mol/L,說明平衡向正反應移動,再結合水的濃度變化進行判斷.

解答 解:(1)因平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積,所以K=$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$,化學平衡常數的大小只與溫度有關,升高溫度,平衡向吸熱的方向移動,由表可知:升高溫度,化學平衡常數增大,說明化學平衡正向移動,因此正反應方向吸熱,
故答案為:$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$;>;
(2)a、反應是一個反應前后體積不變的反應,壓強的改變不會要引起平衡移動,故a錯誤;
b、反應熱是指一定物質的量的物質參加反應所產生的熱效應,與反應所處狀態(tài)無關,故b錯誤;
c、化學平衡狀態(tài)的標志是v=v,所以v(H2)=v(CO)表明反應達到平衡狀態(tài),故c正確;
d、CO2的質量分數不變,說明反應已經處于平衡狀態(tài),故d正確;
故選cd;
(3)此時的濃度商Qc=$\frac{0.01×0.05}{0.01×0.03}$=$\frac{5}{3}$,大于800℃平衡常數0.9,故反應向逆反應進行,故H2O的消耗速率比生成速率大,
故答案為:大;
(4)①CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始濃度/mol•L-1 0.2    0.3      0        0
變化濃度/mol•L-1:c3     c3      c3        c3
平衡濃度/mol•L-1:0.2-c3 0.3-c3   c3       c3
由題意知,850℃時,K=1.0,即
K=$\frac{c(CO{\;}_{2})c(H{\;}_{2})}{c(CO)c(H{\;}_{2}O)}$=$\frac{(0.2-C{\;}_{3})×(0.3-C{\;}_{3})}{C{\;}_{3}×C{\;}_{3}}$=1.0
解得 c3=0.12mol/L,所以c1=0.08mol/L,H2O(g)的轉化率=$\frac{0.12mol/L}{0.3mol/L}$×100%=40%,
故答案為:0.08;40%;
②反應在4min~5min,平衡向逆方向移動,根據平衡移動原理,結合選項判斷;
由表中數據可知,5min~6minCO的濃度降低,CO2濃度增大,濃度變化都是0.02mol/L,說明平衡向正反應移動,再結合水的濃度變化進行判斷.②反應在4min~5min,平衡向逆方向移動,增大水蒸氣的濃度,平衡向正反應移動,降低溫度平衡向正反應移動,使用催化劑平衡不移動,增大氫氣的濃度,平衡向逆反應移動,故4min~5min改變條件為增大氫氣的濃度,
由表中數據可知,5min~6minCO的濃度降低,CO2濃度增大,濃度變化都是0.02mol/L,說明平衡向正反應移動,而水的濃度增大0.05mol/L,應是增大水蒸氣的濃度,
故答案為:d;a.

點評 本題主要考查溫度對化學平衡、化學平衡常數的影響,化學平衡常數的計算,化學平衡的標志判斷,難度不大,考查學生分析和解決問題的能力.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.一定條件下存在反應:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g),△H<0.現有三個相同的2L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換) 密閉容器I、II、III,在I中充入1mol CO和1mol H2O,在II中充入1mol CO2 和1mol H2,在III中充入2mol CO 和2mol H2O,700℃條件下開始反應.達到平衡時,下列說法正確的是( 。
A.容器I、II中正反應速率相同
B.容器I中CO 的物質的量比容器II中的多
C.容器I、III中反應的平衡常數相同
D.容器I中CO 的轉化率與容器II中CO2 的轉化率之和等于1

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

5.溶液的配制過程能引起濃度偏低的是( 。
①用1g的飽和氨水加5g水配成1:5(體積比)的稀氨水.
②配制一定濃度的氫氧化鈉溶液,稱量10.5g溶質固體時,10g砝碼放入托盤天平左盤并移動游碼至0.5刻度處進行稱量(其他操作均正確).
③10%的乙醇的20%的乙醇等體積混合配制15%的乙醇溶液.
④質量分數為30%和50%的兩種硫酸等質量混合配成40%的硫酸.
⑤在90mL水中加入18.4mol/L的硫酸10mL,配制1.84mol/L的硫酸溶液.
A.①③⑤B.②③④C.②③D.②⑤

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)是我國能源領域的一個重要戰(zhàn)略方向,CCUS或許發(fā)展成一項重要的新興產業(yè).

(1)已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H1=a kJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)△H2=b kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H3=c kJ•mol-1
反應CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g) 的△H=(a+2b-2c)kJ•mol-1
(2)利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇,反應方程式為:CO2+3H2═CH3OH+H2O其他條件相同,該甲醇合成反應在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反應相同時間后,CO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖1所示.
①a點所代表的狀態(tài)不是(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài).
②c點CO2的轉化率高于b點,原因是b、c點均未達到平衡狀態(tài),c點溫度高,反應速率較快,故CO2的轉化率較大.
(3)在實際生產中發(fā)現,隨著甲醇的生成,還伴隨有少量CO副產物出現:CO2+H2?CO+H2O△H>0,且CO2的轉化率、甲醇的產率和CO含量除受濃度、度、壓強等因素影響外,還受催化劑CuO的質量分數、氣體混合物在反應鍋爐內的流動速率影響(用空間流率表示).通過實驗分別得到如下數據圖2、①由圖2得,最佳空間流率為3600h-1
②在其他條件不變的前提下調整催化劑配比,并記錄到達平衡所需的時間,得到如下表數據,
催化劑組分質量分數(%)CuO0255075100
ZnO1007550250
到達平衡所需時間(h)2.57.48.112無催化活性
試說明不選擇單組份ZnO原因是使用單組分ZnO時反應速率雖然快,但是由圖3可知,二氧化碳轉化率、甲醇的產率都過低,實際生產中沒有意義,故不采用.
(4)用二氧化碳催化加氫來合成低碳烯烴,起始時以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反應器中,發(fā)生反應:2CO2(g)+6H2(g) $\stackrel{催化劑}{?}$ C2H4(g)+4H2O(g)△H,不同溫度下平衡時的四種氣態(tài)物質的物質的量如圖4所示:
①該進行的反應的△S<0(填:“>”或“<”)
②對于氣體反應,用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(記作KP),則該反應的KP=$\frac{p({C}_{2}{H}_{4})×{p}^{4}({H}_{2}O)}{{p}^{2}(C{O}_{2})×{p}^{6}({H}_{2})}$.
③為提高CO2的平衡轉化率,除改變溫度外,還可采取的措施是增大壓強;提高氫氣和二氧化碳物質的量的比值(列舉2項).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

9.碳、氮及其化合物在工農業(yè)生產生活中有著重要作用.請回答下列問題:
(1)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2
若2mol CH4還原NO2至N2,整個過程中放出的熱量為1734kJ,則△H2=-1160kJ•mol-1;
(2)據報道,科學家在一定條件下利用Fe2O3與甲烷反應可制取“納米級”的金屬鐵.其反應如下:Fe2O3(s)+3CH4(g)?2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H>0
①若反應在5L的密閉容器中進行,1min后達到平衡,測得Fe2O3在反應中質量減少3.2g.則該段時間內CO的平均反應速率為0.012mol/(L•min);.
②若該反應在恒溫恒壓容器中進行,能表明該反應達到平衡狀態(tài)的是bd(選填序號)
a.CH4的轉化率等于CO的產率
b.混合氣體的平均相對分子質量不變
c.v(CO)與v(H2)的比值不變
d.固體的總質量不變
③該反應達到平衡時某物理量隨溫度變化如圖1所示,當溫度由T1升高到T2時,平衡常數KA<KB(填“>”、“<”或“=”).縱坐標可以表示的物理量有哪些b.
a.H2的逆反應速率      b.CH4的體積分數c.混合氣體的平均相對分子質量             
(3)若往20mL 0.0lmol•L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定濃度的燒堿溶液,測得混合溶液的溫度變化如右圖所示,下列有關說法正確的是②③
①該燒堿溶液的濃度為0.02mol•L-1
②該燒堿溶液的濃度為0.01mol•L-1
③HNO2的電離平衡常數:b點>a點
④從b點到c點,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO${\;}_{2}^{-}$)>c(OH-)>c(H+

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.某科研小組采集到兩種銅礦標本,經地理老師辨認為孔雀石和石青,老師說其化學組成均可表示為xCuCO3•yCu(OH)2,屬于天然碳酸鹽類銅礦.
(1)為了準確測定兩種礦石的化學組成,該小組同學將兩種礦石分別與足量鹽酸反應,孔雀石耗用的鹽酸的物質的量與生成的CO2的物質的量之比為4:1;石青則為3:1.
請確定它們的化學組成,孔雀石:CuCO3•Cu(OH)2;石青:2CuCO3•Cu(OH)2
(2)現取兩份等質量的兩種礦石的混合物樣品,一份加入過量鹽酸,生成CO2 6.6g;對另一份樣品加熱使其完全分解,得到CuO 20g,則混合物中孔雀石和石青的物質的量之比為1:1.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

6.下列依據熱化學方程式得出的結論正確的是( 。
A.等物質的量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,后者放出熱量多
B.已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6 kJ•mol-1,則氫氣燃燒熱為241.8 kJ•mol-1
C.己知2C(s)+2O2(g)═2CO2(g)△H=a kJ•mol-1;2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=b kJ•mol-1;則a>b
D.已知NaOH(aq)+HCl(aq)═NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.4 kJ•mol-1,則含20.0g NaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和,放出的熱量小于28.7kJ

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

3.純堿是一種非常重要的化工原料,在玻璃、肥料、合成洗滌劑等工業(yè)中有著廣泛的應用.
工業(yè)上“候氏制堿法”以NaCl、NH3、CO2及水等為原料制備純堿,其反應原理:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,然后再焙燒NaHCO3制得純堿(Na2CO3).
生產純堿的工藝流程示意圖如下:

回答下列問題:
①操作A的名稱為過濾.
②析出NaHCO3晶體中可能含有少量氯離子雜質,檢驗該晶體中是否含有氯離子雜質的操作方法是取少量晶體溶于水,加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液,若產生白色沉淀,該晶體中含有氯離子.
③向沉淀池中先通入足量NH3,后通入CO2,析出NaHCO3晶體而不是Na2CO3晶體,其原因是相同溫度下,碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

4.某學校實驗室用98%的濃H2SO4(ρ=1.84g/cm3)試劑配制100mL 1mol•L-1的稀硫酸.
可供選用的儀器有:①膠頭滴管;②燒瓶;③燒杯;④藥匙;⑤量筒;⑥托盤天平.
請回答下列問題:
(1)配制稀硫酸時,還缺少的儀器有100ml容量瓶,玻璃棒(寫儀器名稱);
(2)經計算,配制100mL1mol•L-1的稀硫酸需要用量筒量取上述濃硫酸的體積為5.4mL,量取硫酸時應選用AmL規(guī)格的量筒;(填字母選項)
A.10mL    B.50mL     C.100mL    D.200mL
(3)對所配制的稀硫酸進行測定,發(fā)現其濃度大于1mol•L-1,配制過程中下列各項操作可能引起該誤差的原因ACE.(填字母選項)
A.用量筒量取濃硫酸時,仰視刻度線取濃硫酸
B.容量瓶用蒸餾水洗滌后未干燥,含有少量蒸餾水
C.將稀釋后的稀硫酸立即轉入容量瓶后,緊接著就進行以后的實驗操作
D.轉移溶液時,不慎有少量溶液灑到容量瓶外面
E.定容時,俯視容量瓶刻度線進行定容
F.定容后,把容量瓶倒置搖勻后發(fā)現液面低于刻度線,便補充幾滴水至刻度處.

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同步練習冊答案