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課練24 化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率及相關(guān)計(jì)算
小題狂練
1.[2019湖南長沙中學(xué)月考]已知:反應(yīng)mX(g)+nY(g)qZ(g) ΔH<0,m+n>q,在密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列說法不正確的是( )
A.恒容時(shí)通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,平衡不移動
B.增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率加快且可以提高Z的產(chǎn)率
C.恒壓時(shí),增加一定量Z(g),混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大
D.恒容時(shí)增加X的物質(zhì)的量,Y的轉(zhuǎn)化率增大
答案:C
解析:恒容時(shí)通入稀有氣體,體系的壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)混合物的濃度不變,則平衡不移動,A正確。由于m+n>q,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,則Z的產(chǎn)率提高,B正確。恒壓時(shí),增加一定量Z(g),達(dá)到的新平衡與原平衡等效,各物質(zhì)的濃度不變,則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,C錯誤。恒容時(shí)增大X(g)的物質(zhì)的量,平衡正向移動,則Y的轉(zhuǎn)化率增大,D正確。
2.研究發(fā)現(xiàn),液態(tài)苯是優(yōu)質(zhì)儲氫材料:C6H6(l)+3H2(g)C6H12(l)。一定溫度下,在密閉容器中充入一定量液態(tài)苯(足量)和適量氫氣,經(jīng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得c(H2)=2 molL-1。保持溫度不變,將容積體積壓縮至原來一半,達(dá)到新平衡時(shí)c(H2)為( )
A.1 molL-1
B.2 molL-1
C.3 molL-1
D.4 molL-1
答案:B
解析:該可逆反應(yīng)只有一種氣體,平衡常數(shù)K=,溫度不變,則平衡常數(shù)K不變,氫氣濃度不變。
3.在密閉容器中充入一定量X、Y氣體,發(fā)生反應(yīng):aX(g)+bY(l)cZ(g),達(dá)到平衡時(shí),測得c(X)=1 molL-1。溫度不變時(shí),將容器體積縮小至原來的一半,達(dá)到新平衡時(shí)c(X)=1.5 molL-1。下列推斷正確的是( )
A.上述反應(yīng)中有a
c,A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)錯誤。X的轉(zhuǎn)化率增大,C項(xiàng)錯誤。平衡向右移動時(shí),氣體總質(zhì)量增大,氣體總物質(zhì)的量減小,故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,D項(xiàng)正確。
4.環(huán)己基甲醛是有機(jī)合成、藥物合成的重要中間體。在合適的催化劑作用下,用環(huán)己烯可制備環(huán)己基甲醛,反應(yīng)原理如下:
在恒壓密閉容器中加入一定比例的反應(yīng)物,測得反應(yīng)過程中產(chǎn)物含量隨溫度變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是( )
A.b點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.ΔH>0
C.c、d、f三點(diǎn)的反應(yīng)速率逐漸減小
D.升高溫度,平衡向生成環(huán)己烯的方向移動
答案:D
解析:從圖像看出,c點(diǎn)對應(yīng)的體系達(dá)到平衡狀態(tài),c點(diǎn)前的a、b點(diǎn)均未達(dá)到平衡,A項(xiàng)錯誤;達(dá)到平衡之后,隨著溫度升高,產(chǎn)物的百分含量降低,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),B項(xiàng)錯誤;c、d、f三點(diǎn)對應(yīng)的溫度依次升高,它們的反應(yīng)速率依次增大,C項(xiàng)錯誤;該可逆反應(yīng)的逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,D項(xiàng)正確。
5.向Ⅰ、Ⅱ兩個體積相同的恒容密閉容器中各充入2 mol NO2氣體,發(fā)生反應(yīng):2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJmol-1,達(dá)到平衡后,Ⅰ、Ⅱ兩個容器中NO2的轉(zhuǎn)化率分別為α1和α2。下列推斷正確的是( )
A.轉(zhuǎn)化率大?。害?<α2
B.Ⅱ中混合氣體顏色較淺
C.Ⅰ中混合氣體密度較大
D.Ⅱ中相對分子質(zhì)量較小
答案:D
解析:開始只投入NO2氣體,NO2顯紅棕色,N2O4呈無色,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。在容器Ⅱ中,隨著反應(yīng)進(jìn)行,容器內(nèi)溫度升高,相當(dāng)于容器Ⅰ達(dá)到平衡之后進(jìn)行加熱,上述平衡向左移動,故容器Ⅰ中NO2的轉(zhuǎn)化率較大,A項(xiàng)錯誤;容器Ⅱ中NO2的濃度較大,顏色較深,B項(xiàng)錯誤;兩個容器的體積相同,氣體總質(zhì)量相等,故密度相等,C項(xiàng)錯誤;混合氣體中,NO2的體積分?jǐn)?shù)越大,混合氣體的相對分子質(zhì)量越小,相對于Ⅰ容器,Ⅱ容器中NO2的體積分?jǐn)?shù)較大,故Ⅱ中混合氣體的相對分子質(zhì)量較小,D項(xiàng)正確。
6.[2019河北衡水中學(xué)調(diào)研]汽車發(fā)動機(jī)中生成NO的反應(yīng)為N2(g)+O2(g)2NO(g),T ℃時(shí),K=0.09。T ℃下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中,投入N2(g)和O2(g)模擬反應(yīng),起始濃度如下表所示:
起始濃度
甲
乙
丙
c(N2)/(molL-1)
0.46
0.46
0.92
c(O2)/(molL-1)
0.46
0.23
0.92
下列判斷不正確的是( )
A.起始時(shí),反應(yīng)速率:丙>甲>乙
B.平衡時(shí),c(NO):甲=丙>乙
C.平衡時(shí),N2的轉(zhuǎn)化率:甲>乙
D.平衡時(shí),甲中c(N2)=0.40 molL-1
答案:B
解析:起始反應(yīng)物的濃度越大,反應(yīng)速率越快,則起始時(shí)反應(yīng)速率:丙>甲>乙,A正確。丙中起始c(N2)、c(O2)分別是甲中起始量的2倍,則丙中c(NO)是甲中c(NO)的2倍,B錯誤。甲與乙相比,甲可看作是在乙平衡基礎(chǔ)上增大c(O2),而增大c(O2),平衡正向移動,N2的轉(zhuǎn)化率增大,故平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率:甲>乙,C正確。T ℃時(shí),K=0.09,甲中起始c(N2)=c(O2)=0.46 molL-1,則有
則平衡常數(shù)K==0.09,解得x=0.06,故平衡時(shí)甲中c(N2)=0.46 molL-1-0.06 molL-1=0.40 molL-1,D正確。
7.[2019天津靜海一中調(diào)研]一定溫度下,將1 mol A和1 mol B氣體充入2 L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)xC(g)+D(s) ΔH>0,t1時(shí)達(dá)到平衡。在t2~t3時(shí)刻分別改變反應(yīng)的一個條件,測得容器中氣體C的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)方程式中的x等于1
B.t2時(shí)刻改變的條件是使用催化劑
C.t3時(shí)刻改變的條件是移去少量物質(zhì)D
D.t1~t3間該反應(yīng)的平衡常數(shù)均為4
答案:D
解析:t2時(shí)刻C的濃度增大,t2~t3時(shí)間內(nèi)C的濃度不變,說明平衡不移動,應(yīng)是增大壓強(qiáng)引起的,壓強(qiáng)不影響該平衡體系,則有x=1+1=2,A錯誤。使用催化劑,平衡不移動,C的濃度不變,B錯誤。由圖可知,t3時(shí)刻后,C的濃度逐漸增大,而移去少量D,平衡不移動,C的濃度不變,C錯誤。t1~t3時(shí)間內(nèi)溫度相同,則平衡常數(shù)相同,由圖可知,t1時(shí)刻C的平衡濃度為0.50 molL-1,則有
A(g) + B(g)2C(g)+D(s)
起始濃度/(molL-1) 0.5 0.5 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.25 0.25 0.50
平衡濃度/(molL-1) 0.25 0.25 0.50
故該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K===4,D正確。
8.已知X(g)+Y(g)Z(g)+G(g) ΔH的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表所示。
溫度/℃
600
700
830
1 000
1 200
平衡常數(shù)K
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
在830 ℃時(shí),向2 L密閉容器中投入a mol X、b mol Y氣體,反應(yīng)并達(dá)到平衡狀態(tài)。下列說法不正確的是( )
A.600 ℃和1 200 ℃時(shí)該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式相同
B.該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
C.上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)X的最大轉(zhuǎn)化率為50%
D.上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)密度、相對分子質(zhì)量都不變
答案:B
解析:根據(jù)數(shù)據(jù)表知,升高溫度,平衡常數(shù)減小,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
9.[2019北京朝陽區(qū)模擬]將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
CO
H2O
CO2
1
650
4
2
1.6
5
2
900
2
1
0.4
3
3
2
1
0.4
1
下列說法不正確的是( )
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.實(shí)驗(yàn)1中,前5 min用CO表示的反應(yīng)速率為0.16 molL-1min-1
C.實(shí)驗(yàn)2中,平衡常數(shù)為K=
D.實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)2相比,改變的條件可能是溫度
答案:D
解析:由表中數(shù)據(jù)計(jì)算可知,650 ℃和900 ℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率分別為40%、20%,說明溫度越高,CO的轉(zhuǎn)化率越小,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),A正確。實(shí)驗(yàn)1中前5 min生成1.6 mol CO2,同時(shí)消耗1.6 mol CO,則有v(CO)==0.16 molL-1min-1,B正確。實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡時(shí),n(CO2)=0.4 mol,則有
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
1 0.5 0 0
0.2 0.2 0.2 0.2
0.8 0.3 0.2 0.2
則900 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===,C正確。實(shí)驗(yàn)2和3 CO、H2O的起始量相等,實(shí)驗(yàn)3達(dá)到平衡所需時(shí)間比實(shí)驗(yàn)2短,則實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率快,達(dá)到平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)2和3中n(CO2)均為0.4 mol,而升高溫度,平衡逆向移動,平衡時(shí)n(CO2)減小,故改變的條件可能是使用了催化劑,D錯誤。
10.已知可逆反應(yīng)3X(g)+2Y(s)nC(g) ΔH。若p10,經(jīng)60 s達(dá)到平衡狀態(tài),生成0.4 mol Z。下列說法正確的是( )
A.60 s內(nèi)平均反應(yīng)速率為v(X)=0.005 molL-1s-1,X的轉(zhuǎn)化率為80%
B.其他條件不變,將容器體積變?yōu)? L,X的平衡濃度增大
C.其他條件不變,若降低溫度,逆反應(yīng)速率減小,X的體積分?jǐn)?shù)也減小
D.其他條件不變,若初始投入2 mol X和2 mol Y,則物質(zhì)Y的轉(zhuǎn)化率減小
答案:D
解析:60 s達(dá)到平衡,生成0.4 mol Z,則有v(Z)==0.01 molL-1s-1,根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系可得v(X)=v(Z)=0.01 molL-1s-1=0.005 molL-1s-1;消耗X的物質(zhì)的量為0.005 molL-1s-12 L60 s=0.6 mol,則X的轉(zhuǎn)化率為100%=20%,A錯誤。將容器體積變?yōu)? L,平衡逆向移動,但X的平衡濃度減小,B錯誤。降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小,平衡逆向移動,則X的體積分?jǐn)?shù)增大,C錯誤。其他條件不變,初始投入2 mol X和2 mol Y,當(dāng)將原容器容積擴(kuò)大為原來的1.5倍時(shí),可與新的平衡等效,由于容器擴(kuò)大,壓強(qiáng)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,X、Y的轉(zhuǎn)化率均減小,D正確。
12.在V L恒容密閉容器中充入2 mol CO,2 mol NO,發(fā)生反應(yīng):2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH,測得在溫度T1、T2時(shí),不同時(shí)刻CO的濃度(molL-1)如表所示:
時(shí)間/min
溫度/K
0
2
4
6
8
10
T1
1
0.70
0.60
0.55
0.50
0.50
T2
1
0.80
0.65
0.50
0.45
0.45
下列說法正確的是( )
A.由此推知,T1>T2,ΔH>0
B.T1時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率大于T2
C.T1時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0
D.平衡時(shí)再充入1 mol CO和1 mol NO,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小
答案:C
解析:A項(xiàng),從數(shù)據(jù)表看出,T1時(shí)反應(yīng)較快,說明T1大于T2;從平衡時(shí)CO濃度看出,T1時(shí)CO濃度較大,說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),錯誤;B項(xiàng),T1時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,T2時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率為55%,錯誤;C項(xiàng),平衡時(shí)c(CO)=c(NO)=0.50 molL-1,c(CO2)=0.50 molL-1,c(N2)=0.25 molL-1,K==Lmol-1=1.0,正確。D項(xiàng),再充入等物質(zhì)的量的CO和NO,相當(dāng)于對原平衡體系加壓,該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),故平衡向右移動,CO、NO的平衡轉(zhuǎn)化率都增大,錯誤。
13.[2019黑龍江哈爾濱三中模擬]在一定溫度下,將H2和I2(g)各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g) ΔH<0,一段時(shí)間后達(dá)到平衡,反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表:
t/min
2
4
7
9
n(I2)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列說法不正確的是( )
A.反應(yīng)前4 min的平均速率v(HI)=2.510-3 molL-1min-1
B.當(dāng)體系壓強(qiáng)不再改變時(shí)可以判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.44
D.再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI,平衡不移動
答案:B
解析:反應(yīng)前4 min n(I2)由0.16 mol減少到0.11 mol,則有v(HI)=2v(I2)=2=2.510-3 molL-1min-1,A正確。該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng),恒容時(shí)氣體總壓強(qiáng)不變,故不能根據(jù)壓強(qiáng)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),B錯誤。由表中數(shù)據(jù)可知,達(dá)到平衡時(shí)n(I2)=0.10 mol,此時(shí)c(I2)=0.010 molL-1,則有
H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)
起始濃度/(molL-1) 0.016 0.016 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.006 0.006 0.012
平衡濃度/(molL-1) 0.010 0.010 0.012
則該溫度下平衡常數(shù)為K===1.44,C正確。再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI,由于該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),充入氣體的物質(zhì)的量之比與原平衡狀態(tài)相應(yīng)氣體的物質(zhì)的量之比相等,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),則平衡不移動,D正確。
14.[2019遼寧師大附中模擬]T1 ℃時(shí),向容器為2 L的密閉容器中充入一定量的A(g)和B(g),發(fā)生如下反應(yīng)A(g)+2B(g)C(g)。反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表:
反應(yīng)時(shí)間/min
n(A)/mol
n(B)/mol
0
1.00
1.20
10
0.50
30
0.20
下列說法錯誤的是( )
A.前10 min內(nèi)反應(yīng)的平均速率為v(C)=0.025 0 molL-1min-1
B.其他條件不變,起始時(shí)向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g),達(dá)到平衡時(shí)n(C)<0.25 mol
C.其他條件不變時(shí),向平衡體系中再充入0.50 mol A,與原平衡相比,達(dá)到平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率增大,A的體積分?jǐn)?shù)增大
D.溫度為T2 ℃時(shí)(T1>T2),上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為20,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
答案:D
解析:前10 min內(nèi)消耗0.50 mol A,同時(shí)生成0.50 mol C,則有v(C)==0.025 0 molL-1min-1,A正確。10 min時(shí),反應(yīng)的n(B)=2n(A)=2(1.00 mol-0.50 mol)=1.00 mol,則10 min時(shí),B的物質(zhì)的量為0.20 mol,與30 min時(shí)B的物質(zhì)的量相等,則反應(yīng)10 min時(shí)已達(dá)到平衡狀態(tài);其他條件不變,若起始時(shí)向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g),將容積縮小為原來的時(shí)與原平衡等效,達(dá)到平衡時(shí)n(C)=0.25 mol,但擴(kuò)大容積,恢復(fù)到原體積,壓強(qiáng)減小,平衡逆向移動,故達(dá)到平衡時(shí)n(C)<0.25 mol,B正確。其他條件不變時(shí),向平衡體系中再充入0.50 mol A,平衡正向移動,與原平衡相比,達(dá)到平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率增大,A的體積分?jǐn)?shù)增大,C正確。由上述分析可知,10 min時(shí)n(A)=0.50 mol,此時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),A、B、C的濃度(molL-1)分別為0.25、0.10和0.25,則有K(T1)===100>K(T2)=20,說明升高溫度,平衡正向移動,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),D錯誤。
15.[2019江西臨川二中、蓮塘一中聯(lián)考]在2 L恒容密閉容器中充入A(g)和B(g),發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)+D(s),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)編號
溫度/℃
起始時(shí)物質(zhì)的量/mol
平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol
n(A)
n(B)
n(C)
①
600
0.30
0.20
0.30
②
700
0.20
0.30
0.24
③
800
0.10
0.10
a
下列說法不正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)①中,若5 min時(shí)測得n(B)=0.050 mol,則0~5 min時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率為v(A)=0.015 molL-1min-1
B.實(shí)驗(yàn)②中達(dá)到平衡后,增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率不變,平衡常數(shù)K不變
C.700 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.0
D.實(shí)驗(yàn)③中,達(dá)到平衡時(shí),a>0.10
答案:D
解析:實(shí)驗(yàn)①中,5 min時(shí)測得n(B)=0.050 mol,則消耗的n(A)=n(B)=0.20 mol-0.050 mol=0.15 mol,故有v(A)==0.015 molL-1min-1,A正確。反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變,故增大壓強(qiáng),平衡不移動,則A的轉(zhuǎn)化率不變,溫度不變,平衡常數(shù)K不變,B正確。700 ℃時(shí),n(C)=0.24 mol,則有
A(g)+B(g)2C(g)+D(s)
起始濃度/(molL-1) 0.10 0.15 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.06 0.06 0.12
平衡濃度/(molL-1) 0.04 0.09 0.12
則700 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===4.0,C正確。①600 ℃時(shí),n(C)=0.30 mol,則有
A(g) + B(g)2C(g)+D(s)
起始濃度/(molL-1) 0.15 0.10 0
平衡濃度/(molL-1) 0.075 0.025 0.15
則有600 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===12,對比實(shí)驗(yàn)①和②可知,升高溫度,平衡常數(shù)減小,故實(shí)驗(yàn)③中K<4.0,因此K==<4.0,推知a<0.10,D錯誤。
16.[2019黃岡調(diào)研]已知反應(yīng):CH2===CHCH3(g)+Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定壓強(qiáng)下,按w=向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時(shí),丙烯的體積分?jǐn)?shù)(φ)與溫度(T)、w的關(guān)系,圖乙表示正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系,則下列說法錯誤的是( )
A.圖甲中,w2>1
B.圖乙中,A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)
C.溫度為T1、w=2時(shí),Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%
D.若在恒容絕熱裝置中進(jìn)行上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大
答案:C
解析:w增大,CH2===CHCH3的轉(zhuǎn)化率增大,則φ減小,由上述分析可知:w2>w1=1,A項(xiàng)正確;由圖甲知,w一定時(shí),溫度升高,φ增大,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故溫度升高,正反應(yīng)平衡常數(shù)減小,故圖乙中曲線A、B分別表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)、正反應(yīng)的平衡常數(shù),B項(xiàng)正確;由圖乙可知,T1時(shí)平衡常數(shù)為1,設(shè)起始時(shí)CH2===CHCH3和Cl2的物質(zhì)的量分別為a mol和2a mol,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的Cl2的物質(zhì)的量為x mol,根據(jù)三段式法進(jìn)行計(jì)算:
CH2===CHCH3(g)+Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)+HCl(g)
起始/mol a 2a 0 0
轉(zhuǎn)化/mol x x x x
平衡/mol a-x 2a-x x x
則=1,解得x=a,則Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為a2a100%≈33.3%,C項(xiàng)錯誤;該反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,正反應(yīng)放熱,在恒容絕熱裝置中進(jìn)行題述反應(yīng),體系內(nèi)溫度升高,根據(jù)pV=nRT知,達(dá)到平衡時(shí)裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大,D項(xiàng)正確。
17.[2019江西臨川二中、蓮塘一中聯(lián)考]T ℃,將2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)充入體積為1 L的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)+D(s) ΔH<0;t時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),C(g)的物質(zhì)的量為2.0 mol。下列說法正確的是( )
A.t時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),A(g)的體積分?jǐn)?shù)為20%
B.T ℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=2
C.t時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡后,縮小容器體積,平衡逆向移動
D.相同條件下,若將1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同樣容器,達(dá)到平衡后,A(g)的轉(zhuǎn)化率為50%
答案:D
解析:達(dá)到平衡時(shí)生成2.0 mol C,則反應(yīng)消耗1.0 mol A和1.0 mol B,則A(g)的體積分?jǐn)?shù)為100%=25%,A錯誤。達(dá)到平衡時(shí),A、B、C的物質(zhì)的量濃度(molL-1)分別為1.0、1.0、2.0,則T ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K===4,B錯誤。該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng),縮小容器的體積,平衡不移動,C錯誤。相同條件下,將1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同樣的容器中,達(dá)到的平衡與原平衡是等效平衡,A(g)的轉(zhuǎn)化率不變,則A(g)的轉(zhuǎn)化率為100%=50%,D正確。
18.[2019北京西城區(qū)重點(diǎn)中學(xué)模擬]在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)編號
溫度/℃
起始時(shí)物質(zhì)的量/mol
平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列說法正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)①中,若5 min時(shí)測得n(M)=0.050 mol,則0~5 min時(shí)間內(nèi),用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)=1.010-2 molL-1min-1
B.實(shí)驗(yàn)②中,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=2.0
C.實(shí)驗(yàn)③中,達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為60%
D.實(shí)驗(yàn)④中,達(dá)到平衡時(shí),b>0.060
答案:C
解析:5 min時(shí)測得n(M)=0.050 mol,則有v(M)=v(N)==1.010-3 molL-1min-1,A錯誤。實(shí)驗(yàn)②達(dá)到平衡時(shí)n(M)=0.080 mol,則有
X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
起始濃度/(molL-1) 0.01 0.04 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡濃度/(molL-1) 0.002 0.032 0.008 0.008
則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K===1.0,B錯誤。實(shí)驗(yàn)③和②的溫度均為800 ℃,設(shè)反應(yīng)中X的轉(zhuǎn)化率為x,則有K==1.0,解得x=0.6,故有X的轉(zhuǎn)化率為60%,C正確。根據(jù)實(shí)驗(yàn)①數(shù)據(jù)求得平衡常數(shù)為K(700 ℃)≈2.6>K(800 ℃)=1.0,說明升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,則該反應(yīng)的ΔH<0;實(shí)驗(yàn)③達(dá)到平衡時(shí)n(M)=0.20 mol0.6=0.12 mol,若實(shí)驗(yàn)④與③均在800 ℃下進(jìn)行,經(jīng)計(jì)算達(dá)到平衡時(shí)n(M)=0.06 mol,而升高溫度時(shí),平衡逆向移動,n(M)=b mol<0.060 mol,D錯誤。
課時(shí)測評
1.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。達(dá)到平衡后,降低溫度,平衡常數(shù)增大。下列說法正確的是( )
A.升高溫度,平衡常數(shù)減小,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大
B.增大反應(yīng)物濃度,平衡轉(zhuǎn)化率一定增大
C.其他條件不變,縮小體積,氣體平均相對分子質(zhì)量增大
D.改變條件,平衡正向移動,平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率一定都增大
答案:C
解析:根據(jù)題意,達(dá)到平衡后,降低溫度,平衡常數(shù)增大,說明該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0。A項(xiàng),升高溫度,平衡向左移動,平衡常數(shù)減小,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;B項(xiàng),增大CO2的濃度,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;C項(xiàng),該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),縮小體積,平衡向右移動,氣體總質(zhì)量不變,氣體總物質(zhì)的量減小,相對分子質(zhì)量增大,正確;D項(xiàng),平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),如果溫度不變,則平衡常數(shù)不變,錯誤。
2.[2019山西呂梁段考]一定溫度下,將2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJmol-1。5 min時(shí)達(dá)到平衡,測得反應(yīng)放出166.6 kJ熱量。下列說法錯誤的是( )
A.0~5 min內(nèi),用O2表示的平均反應(yīng)速率v(O2)=0.017 molL-1min-1
B.的值不變時(shí),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.若增大O2的濃度,SO2的轉(zhuǎn)化率增大
D.條件不變,起始時(shí)向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,平衡時(shí)放熱小于333.2 kJ
答案:D
解析:1 mol O2完全反應(yīng)時(shí)放出196 kJ熱量,則放出166.6 kJ熱量時(shí)消耗0.85 mol O2,故用O2表示的平均反應(yīng)速率為v(O2)==0.017 molL-1min-1,A正確。的值不變時(shí),各物質(zhì)的濃度保持不變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B正確。增大O2的濃度,平衡正向移動,則SO2的轉(zhuǎn)化率增大,C正確。條件不變,起始時(shí)向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,達(dá)到新的平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡中大,則平衡時(shí)放出熱量大于333.2 kJ,D錯誤。
3.在1.0 L恒容密閉容器中加入4 mol N2O5,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng):(Ⅰ)N2O5N2O3+O2,(Ⅱ)N2O3N2O+O2。達(dá)到平衡時(shí)c(O2)=4.5 molL-1、c(N2O3)=1.5 molL-1。下列推斷合理的是( )
A.平衡時(shí),c(N2O5)=2 molL-1
B.平衡時(shí),c(N2O)=1 molL-1
C.反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K=4.5 molL-1
D.N2O5的平衡轉(zhuǎn)化率為25%
答案:C
解析:用三段法計(jì)算:
(Ⅰ)N2O5N2O3+O2
開始(molL-1) 4 0 0
平衡(molL-1) 4-x x x
(Ⅱ)N2O3N2O+O2
開始(molL-1) x 0 x
平衡(molL-1) x-y y x+y
依題意, 解得:
平衡時(shí),c(N2O5)=1 molL-1,A項(xiàng)錯誤;c(N2O)=1.5 molL-1,B項(xiàng)錯誤;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K===4.5 molL-1,C項(xiàng)正確;N2O5的平衡轉(zhuǎn)化率為100%=75%,D項(xiàng)錯誤。
4.[2019四川成都七中模擬]T ℃下,向體積為2 L的恒容密閉容器中通入NO2和O2,發(fā)生反應(yīng)4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g) ΔH<0,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。
時(shí)間/s
0
5
10
15
n(NO2)/mol
8.00
n1
n2
4.00
n(O2)/mol
2.00
1.25
1.00
n3
下列說法不正確的是( )
A.5 s內(nèi)NO2的平均反應(yīng)速率為0.3 molL-1s-1
B.若10 s時(shí),再向容器中充入2 mol N2O5(g),則新平衡下,NO2的體積分?jǐn)?shù)將增大
C.若5 s時(shí),改在絕熱恒容條件下達(dá)到平衡,新平衡下的平衡常數(shù)比原平衡的小
D.T ℃,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.125,反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率均為50%
答案:B
解析:由表中數(shù)據(jù)可知,5 s內(nèi)n(O2)由2.00 mol減小為1.25 mol,則有v(O2)==0.075 molL-1s-1,v(NO2)=4v(O2)=40.075 molL-1s-1=0.3 molL-1s-1,A正確。10 s時(shí),向容器中充入2 mol N2O5(g),假設(shè)將容器擴(kuò)大至一定比例使之與原平衡等效,再將容器壓縮至原體積,加壓平衡向右移動,達(dá)到新平衡時(shí),NO2的體積分?jǐn)?shù)減小,B錯誤。5 s時(shí)改在絕熱恒容條件下達(dá)到平衡,此時(shí)溫度高于原平衡時(shí)溫度,由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,故新平衡下的平衡常數(shù)比原平衡的小,C正確。當(dāng)n(O2)=1.00 mol時(shí),n2=8 mol-1.00 mol4=4.00 mol,與15 s時(shí)n(NO2)相同,則10 s時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),則有
則平衡常數(shù)K==0.125;反應(yīng)物NO2和O2的平衡轉(zhuǎn)化率相等,均為50%,D正確。
5.[2019合肥調(diào)研]一定條件下,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH>0達(dá)到平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( )
A.壓強(qiáng):p1>p2
B.b、c兩點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù):Kc>Kb
C.a(chǎn)點(diǎn):2v(NH3)正=3v(H2)逆
D.a(chǎn)點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為1/3
答案:B
解析:A項(xiàng),該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),恒溫時(shí),壓強(qiáng)越大,N2的體積分?jǐn)?shù)越小,p1Kb,故B正確;C項(xiàng),反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,3v(NH3)正=2v(H2)逆,故C錯誤;D項(xiàng),對于反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g),假設(shè)反應(yīng)前氨氣的物質(zhì)的量為1 mol,反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量為x mol,則=0.1,解得x=,因此氨氣的轉(zhuǎn)化率為,故D錯誤。
6.[2019北京海淀區(qū)模擬]羰基硫(COS)可用于合成除草劑、殺草丹等農(nóng)藥。H2S與CO2在高溫下反應(yīng)可制得COS:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) ΔH>0。在2 L密閉容器中充入一定量的H2S和CO2發(fā)生上述反應(yīng),數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)
溫度℃
起始時(shí)
平衡時(shí)
平衡常數(shù)
1
T1
0.200
0.200
0
0
0.020 0
K1
2
T2
0.200
0.200
0
0
n2
K2=
3
T2
0.400
0.400
0
0
n3
K3
下列判斷中不正確的是( )
A.K1=
B.K2=K3,且n3=2n2
C.初始反應(yīng)速率:實(shí)驗(yàn)3>實(shí)驗(yàn)2>實(shí)驗(yàn)1
D.實(shí)驗(yàn)2中平衡時(shí)的c(COS)≈0.028 6 molL-1
答案:D
解析:達(dá)到平衡時(shí)n(COS)=0.020 0 mol,則有
H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)
起始濃度/ molL-1 0.100 0.100 0 0
平衡濃度/molL-1 0.090 0 0.090 0 0.010 0 0.010 0
則平衡常數(shù)K1==,A正確。實(shí)驗(yàn)2和3的溫度均為T2,平衡常數(shù)相等,則有K2=K3;實(shí)驗(yàn)2和3中起始CO2、H2S的物質(zhì)的量之比均為1:1,則達(dá)到平衡時(shí)二者的轉(zhuǎn)化率相等,從而推知n3=2n2,B正確。該反應(yīng)的ΔH>0,升高溫度,平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,由于K1實(shí)驗(yàn)1;實(shí)驗(yàn)2和3相比,溫度均為T2,但實(shí)驗(yàn)3中起始反應(yīng)物的量大,反應(yīng)物的濃度越大,反應(yīng)速率越快,則初始反應(yīng)速率:實(shí)驗(yàn)3>實(shí)驗(yàn)2,C正確。實(shí)驗(yàn)2的平衡常數(shù)K2=,設(shè)平衡時(shí)c(COS)=x,則有K2==,解得x≈0.014 3 molL-1,D錯誤。
7.[2019河南漯河高中模擬]在4 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)xA(g)+yB(g)zC(g)。圖甲表示200 ℃時(shí)容器中A、B、C物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化,圖乙表示不同溫度下平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)隨起始n(A)n(B)的變化關(guān)系。則下列結(jié)論正確的是( )
A.200 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.25
B.由甲圖和乙圖可知,反應(yīng)xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH<0,且a=2
C.200 ℃時(shí),向容器中加入2 mol A和1 mol B,達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)大于0.25
D.當(dāng)外界條件由200 ℃降溫到100 ℃,原平衡一定被破壞,且正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小
答案:C
解析:由圖甲可知,達(dá)到平衡時(shí),A、B、C的物質(zhì)的量變化值之比為0.4 mol:0.2 mol:0.2 mol=2:1:1,該反應(yīng)為2A(g)+B(g)C(g);容器的容積為4 L,達(dá)到平衡時(shí),A、B、C的物質(zhì)的量濃度分別為0.1 molL-1、0.05 molL-1、0.05 molL-1,則200 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===100,A錯誤。由乙圖可知,溫度升高,C的體積分?jǐn)?shù)增大,說明升高溫度,平衡正向移動,正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),則有ΔH>0,由甲圖可知,溫度為200 ℃時(shí),平衡時(shí)A的物質(zhì)的量變化量為0.4 mol,B的物質(zhì)的量變化量為0.2 mol,在一定的溫度下只要A、B起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)就最大,故a=n(A) :n(B)=0.4 mol:0.2 mol=2,B錯誤。由甲圖可知,達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)為0.25,200 ℃時(shí),向容器中加入2 mol A和1 mol B,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動,故C的體積分?jǐn)?shù)大于0.25,C正確。由乙圖可知,n(A) :n(B)一定時(shí),溫度變化,C的體積分?jǐn)?shù)發(fā)生變化。則200 ℃降溫到100 ℃,原平衡發(fā)生移動,正、逆反應(yīng)速率均減小,D錯誤。
8.COCl2的分解反應(yīng)為COCl2(g)===Cl2(g)+CO(g) ΔH=+108 kJmol-1。反應(yīng)體系達(dá)到平衡后,各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如圖所示(第10 min到14 min 的COCl2濃度變化曲線未示出):
(1)計(jì)算反應(yīng)在第8 min時(shí)的平衡常數(shù)K=
________________________________________________________________________。
(2)比較第2 min反應(yīng)溫度T(2)與第8 min反應(yīng)溫度T(8)的高低:T(2)________T(8)(填“<”“>”或“=”)。
(3)若12 min時(shí)反應(yīng)于溫度T(8)下重新達(dá)到平衡,則此時(shí)c(COCl2)=________molL-1。
(4)比較產(chǎn)物CO在2~3 min、5~6 min和12~13 min時(shí)平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小
________________________________________________________________________
(5)比較反應(yīng)物COCl2在5~6 min和15~16 min時(shí)平均反應(yīng)速率的大小,v(5~6)________v(15~16)(填“<”“>”或“=”),原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)0.234 molL-1 (2)< (3)0.031 (4)v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)
(5)> 在相同溫度時(shí),該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高,反應(yīng)速率越大
解析:
(1)第8 min時(shí)的平衡常數(shù)K===0.234。
(2)從三種物質(zhì)的濃度變化趨勢可知,從第4 min開始,平衡正向移動。由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以改變的條件是升高溫度。因此有:T(2)v(2~3)=v(12~13)。(5)在5~6 min和15~16 min時(shí)反應(yīng)溫度相同,但15~16 min時(shí)各組分的濃度都小,因此反應(yīng)速率小。
9.[2019重慶巴蜀中學(xué)模擬]NO2、NO、CO、NO等是常見大氣污染物和水污染物,研究NO2、NO、CO、NO等的處理對建設(shè)美麗中國具有重要的意義。
(1)已知:①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1。斷開1 mol下列物質(zhì)的所有化學(xué)鍵時(shí)所消耗能量分別為
NO2
CO
CO2
NO
812 kJ
1 076 kJ
1 490 kJ
632 kJ
②N2(g)+O2(g)NO(g)ΔH=+89.75 kJmol-1 K2
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-112.3 kJmol-1 K3
寫出NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體的熱化學(xué)方程式:
________________________________________________________________________,
此熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=________(用K1、K2、K3表示)。
(2)污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應(yīng)為2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g),某溫度下,在1 L密閉容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO,此時(shí)容器的壓強(qiáng)為1 atm,5 s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?,則反應(yīng)開始到平衡時(shí)CO的平均反應(yīng)速率為v(CO)=________。若此溫度下,某時(shí)刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為a molL-1、0.4 molL-1、0.1 molL-1、1 molL-1,要使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,a的取值范圍為________。
答案:
(1)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJmol-1
(2)0.008 molL-1s-1 0≤a<0.8
解析:(1)NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體,則生成N2和CO2,化學(xué)方程式為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。①反應(yīng)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)斷裂反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的總能量為812 kJ+1 076 kJ=1 888 kJ,形成生成物中化學(xué)鍵釋放的總能量為1 490 kJ+632 kJ=2 122 kJ,則該反應(yīng)的ΔH=(1 888-2 122) kJmol-1=-234 kJmol-1。根據(jù)蓋斯定律,由①2+③-②2可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),則有ΔH=(-234 kJmol-1)2+(-112.3 kJmol-1)-(+89.75 kJmol-1)2=-759.8 kJmol-1。此熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=。
(2)恒溫恒容時(shí),氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比。開始充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO,氣體壓強(qiáng)為1 atm,5 s反應(yīng)達(dá)到平衡,壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼模藭r(shí)氣體總物質(zhì)的量為(0.1 mol+0.2 mol)=0.29 mol,設(shè)反應(yīng)中消耗CO為x mol,則有
2NO2?。?CO4CO2+N2
起始量/mol 0.1 0.2 0 0
轉(zhuǎn)化量/mol 0.5x x x 0.25x
平衡量/mol 0.1-0.5x 0.2-x x 0.25x
則有0.1-0.5x+0.2-x+x+0.25x=0.29,解得x=0.04,故有v(CO)==0.008 molL-1s-1。該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K===。此溫度下,某時(shí)刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為a molL-1、0.4 molL-1、0.1 molL-1、1 molL-1,此時(shí)濃度商Qc==,若使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則有Qc>K,即>,解得a<0.8,故a的取值范圍為0≤a<0.8。
10.[2019湖北武漢部分重點(diǎn)學(xué)校調(diào)研]二甲醚是一種清潔能源,用水煤氣制取二甲醚的原理如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
(1)300 ℃和500 ℃時(shí),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)分別為K1、K2,且K1>K2,則其正反應(yīng)為________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
(2)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ:
①如圖能正確反映體系中甲醇體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化情況的曲線是________(填“a”或“b”)。
②下列說法能表明反應(yīng)Ⅰ已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。
A.容器中氣體的壓強(qiáng)不再變化
B.混合氣體的密度不再變化
C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化
D.v正(H2)=2v正(CH3OH)
(3)500 K時(shí),在2 L密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min達(dá)到平衡,平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),則
①0~4 min,反應(yīng)Ⅰ的v(H2)=________;反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=________。
②反應(yīng)Ⅱ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=________。
(4)二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示,則X電極的電極反應(yīng)式為__________________。用該電池對鐵制品鍍銅,當(dāng)鐵制品質(zhì)量增加64 g時(shí),理論上消耗二甲醚的質(zhì)量為________g(精確到0.01)。
答案:(1)放熱
(2)①a?、贏C
(3)①0.8 molL-1min-1 6.25 ②80%
(4)CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+ 7.67
解析:(1)300 ℃和500 ℃時(shí),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)分別為K1、K2,且K1>K2,說明升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
(2)①反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小,故曲線a符合變化情況。②反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)減少的放熱反應(yīng),若容器中氣體的壓強(qiáng)不變,則混合氣體的總物質(zhì)的量不變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;CO、H2和CH3OH都是氣體,混合氣體的密度始終不變,B錯誤;混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,則混合氣體的總物質(zhì)的量不變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C正確;達(dá)到平衡時(shí),有v正(H2)=2v逆(CH3OH),D錯誤。
(3)①4 min達(dá)到平衡,平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%,則消耗CO的物質(zhì)的量為4 mol80%=3.2 mol,v(CO)==0.4 molL-1min-1,從而可得v(H2)=2v(CO)=20.4 molL-1min-1=0.8 molL-1min-1。則
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始濃度/(molL-1) 2 4 0
轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 1.6 3.2 1.6
平衡濃度/(molL-1) 0.4 0.8 1.6
則有反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K==6.25。
②反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡時(shí),2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),則反應(yīng)Ⅱ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=100%=80%。
(4)由圖可知,H+向Y電極遷移,則Y電極是正極,X電極是負(fù)極,CH3OCH3在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H+,電極反應(yīng)式為CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+。用該燃料電池對鐵制品鍍銅,鐵作陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,當(dāng)鐵制品質(zhì)量增加64 g時(shí),生成1 mol Cu,電路中轉(zhuǎn)移2 mol電子,據(jù)得失電子守恒可知消耗CH3OCH3的物質(zhì)的量為 mol,其質(zhì)量為 mol46 gmol-1≈7.67 g。
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