【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究化學(xué)反應(yīng)有重要的意義。請(qǐng)回答下列問題:

(1)已知在25 ℃,101 kPa下,斷開1 mol H—H鍵要吸收436 kJ的能量,斷開1 mol I—I鍵要吸收151 kJ的能量,斷開1 mol I—H鍵要吸收298 kJ的能量。

①通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)I2 H2反應(yīng)生成2 mol H—I時(shí)會(huì)放出9kJ的能量;若將1 mol I21 mol H2置于密閉容器中,并在上述條件下反應(yīng),發(fā)現(xiàn)熱量實(shí)測(cè)值(恢復(fù)到25 ℃,101 kPa)遠(yuǎn)小于上述計(jì)算值,你認(rèn)為最可能的原因是_______________________。

(2)一定條件下,甲烷與水蒸氣發(fā)生反應(yīng):CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g),工業(yè)上可利用此反應(yīng)生產(chǎn)合成氨原料氣H2。

①一定溫度下,向2L恒容密閉容器中充入1.6 mol CH42.4 mol H2O(g)發(fā)生上述反應(yīng),CO(g)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。0~2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(H2)__________ mol·L1·min1, 平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為_____________。[轉(zhuǎn)化率=×100%]

②若要進(jìn)一步提高該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率,除了使用催化劑和升高溫度外, 還可以采取的措施有_______________________(任寫一條)。

③下列能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填代號(hào))。

a υ(CH4)(H2)

b 恒溫恒容時(shí),容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變

c CH4(g)H2O(g)的濃度保持不變

d CH4(g)、H2O(g)CO(g)、H2(g)的物質(zhì)的量之比為1:1:1:3

e 斷開3 mol H-H鍵的同時(shí)斷開2 mol O-H

【答案】反應(yīng)I2+H2 2HI可逆反應(yīng)1 mol I21 mol H2不能完全轉(zhuǎn)化2 mol HI 0.9 75% 增大反應(yīng)物(甲烷或水蒸氣)的濃度或縮小體積增大壓強(qiáng)等 ce

【解析】

本題考查的是可逆反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡標(biāo)志。

1)此小題考查的是可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,則熱量實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)小于完全反應(yīng)計(jì)算的數(shù)值;

2)①如圖所示數(shù)據(jù),根據(jù)變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,計(jì)算出氫氣和甲烷的物質(zhì)的量的變化量,再根據(jù)公式和轉(zhuǎn)化率=×100%進(jìn)行計(jì)算;

②此小題考查的是影響速率的因素。影響速率的外因主要有溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等,若想增大反應(yīng)速率可以從這幾點(diǎn)采取相應(yīng)的措施;

③根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)和特征判斷。

1)通過題中數(shù)據(jù)計(jì)算,當(dāng)I2 H2反應(yīng)生成2 mol H—I時(shí)會(huì)放出9kJ的能量;若將1 mol I21 mol H2置于密閉容器中,并在上述條件下反應(yīng),發(fā)現(xiàn)熱量實(shí)測(cè)值(恢復(fù)到25 ℃,101 kPa)遠(yuǎn)小于上述計(jì)算值,可能是因?yàn)榉磻?yīng)I2+H2 2HI是可逆反應(yīng),1 mol I21 mol H2不能完全轉(zhuǎn)化成2 mol HI。本小題答案為:反應(yīng)I2+H2 2HI是可逆反應(yīng),1 mol I21 mol H2不能完全轉(zhuǎn)化成2 mol HI。

2)①如圖所示,CO的物質(zhì)的量的變化量為1.2mol-0mol=1.2mol,因?yàn)槲镔|(zhì)的量的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,氫氣的物質(zhì)的量的變化量是CO3倍,氫氣的物質(zhì)的量的變化量為3.6mol,氫氣的濃度的變化量為3.6mol÷2L=1.8mol/L,υ(H2)=1.8mol/L÷2min=0.9 mol·L1·min1;因?yàn)榧淄榈奈镔|(zhì)的量的變化量等于CO的物質(zhì)的量的變化量,甲烷的物質(zhì)的量的變化量為1.2mol,則平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為1.2mol÷1.6mol=75%。本小題答案為:0.975%。

②若要進(jìn)一步提高該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率,除了使用催化劑和升高溫度外, 還可以增大反應(yīng)物(甲烷或水蒸氣)的濃度或縮小體積增大壓強(qiáng)等。本小題答案為:增大反應(yīng)物(甲烷或水蒸氣)的濃度或縮小體積增大壓強(qiáng)等。

a.若用不同的物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),應(yīng)一個(gè)為正反應(yīng)速率,一個(gè)為逆反應(yīng)速率,且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則(CH4)υ(H2)說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),υ(CH4)=3υ(H2)反應(yīng)沒有達(dá)到平衡,故a不符合題意;

b.恒溫恒容時(shí),由于此反應(yīng)是個(gè)氣體的質(zhì)量不變的反應(yīng),則氣體的密度ρ=m/V一直不變,故不能作為平衡的標(biāo)志,故b不符合題意;

c. CH4(g)、H2O(g)的濃度保持不變時(shí),其它各組分的濃度也不再變化,故當(dāng)各組分的濃度不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c符合題意;

d. CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物質(zhì)的量之比為1:1:1:3,等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,只是一個(gè)巧合,并不能說明各組分濃度不再變化,故不能作為平衡標(biāo)志,故d不符合題意;

e. 若用不同的物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),應(yīng)一個(gè)為正反應(yīng)速率,一個(gè)為逆反應(yīng)速率,且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比, 斷開 H-H鍵為逆反應(yīng)速率,同時(shí)斷開O-H鍵為正反應(yīng)速率,且 H-H鍵和O-H鍵的個(gè)數(shù)比為3:2,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故e符合題意。答案選ce。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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選項(xiàng)

離子方程式

評(píng)價(jià)

A

2 mol Cl2通入含1 mol FeI2的溶液中:

2Fe2+2I+2Cl2===2Fe3+4Cl+I(xiàn)2

正確;Cl2過量,可將Fe2、I均氧化

B

Ba(HCO3)2溶液與足量的NaOH溶液反應(yīng):

Ba2+HCO3-+OH===BaCO3↓+H2O

正確;酸式鹽與堿反應(yīng)生成正鹽和水

C

過量SO2通入NaClO溶液中:

SO2+H2O+ClO===HClO+HSO3-

正確;說明酸性:H2SO3強(qiáng)于HClO

D

1 mol/LNaAlO2溶液和2.5 mol/LHCl溶液等體積混合:

2AlO2-+5H===Al3+Al(OH)3↓+H2O

正確;第一步反應(yīng)和第二步反應(yīng)消耗的H的物質(zhì)的量之比為23

A. A B. B C. C D. D

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【題目】有可逆反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),已知在溫度938K時(shí),平衡常數(shù)K=1.5,在1173K時(shí),K=2.2。則下列說法不正確的是

A. 該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(CO)/c(CO2)

B. 該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)

C. v(CO2)=v(CO)時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

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