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专题13 化学平衡常数、转化率及相关平衡图像
1.(2019·江苏高考)(双选)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000
答案 BD
解析 实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线表示相同条件下NO的平衡转化率,随着温度升高,由虚线知,NO的平衡转化率减小,即温度升高,2NO+O2((2NO2的平衡逆向移动,说明该反应为放热反应,ΔH<0,A错误;与X点相同温度下,NO的转化率没有达到最大,所以反应没有达到平衡,如果延长反应时间,使反应达到平衡,则可以提高NO转化率,B正确;Y点处,反应已达平衡,通入O2时,平衡正向移动,NO的转化率会提高,C错误;设起始时c(NO)=a mol·L-1,则:
2NO + O2 (( 2NO2
起始浓度/
mol·L-1 a 5.0×10-4 0
转化浓度/
mol·L-1 0.5a 0.25a 0.5a
平衡浓度/
mol·L-1 0.5a (5.0×10-4-0.25a) 0.5a
K==
当0.25a=0时,K=2000,但0.25a>0,所以K>2000,D正确。
2.(2019·河南滑县高三调研)在恒容密闭容器中充入一定量的NO,发生反应:2NO(g)((N2(g)+O2(g) ΔH。实验测得反应速率表达式:v正=k正·c2(NO),v逆=k逆·c(N2)·c(O2)(k是反应速率常数,只与温度有关)。测得混合气体中O2的体积分数与温度关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.当反应进行到P点时再充入少量NO,NO的平衡转化率减小
B.在T1下达到平衡后,升高温度,k正增大倍数大于k逆增大倍数
C.在T2下达到平衡后,为了提高N2浓度,只能采用升温措施
D.在T2下上述反应进行到t2 min时NO的转化率为30%
答案 B
解析 P点达到平衡状态,再充入NO,相当于对原来的平衡体系加压,该反应是等气体分子数反应,加压(缩小体积)时平衡不移动,NO的平衡转化率不变,A错误;依图像,T1下反应较快,先达到平衡,而T1时平衡体系中O2体积分数较大,说明正反应是吸热反应。达到平衡后,升高温度,平衡常数K增大,K=,由此推知,k正增大倍数大于k逆增大倍数,B正确;提高N2浓度的措施有:升温、分离O2、充入N2等,C错误;该反应是反应前后气体分子数相等的反应,设起始时NO的物质的量为a,平衡时(t2 min)O2为0.3a,消耗0.6a NO,所以此时NO的平衡转化率为60%,D错误。=
3. (2019·武汉市高三调研)在容积可变的密闭容器中充入一定量NO2,发生反应2NO2(g)((N2O4(g) ΔH=-57 kJ· mol-1。在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、c两点的反应速率:a>c
B.a、b两点NO2的转化率:a<b
C.a、c两点气体的颜色:a深,c浅
D.由a点到b点,可以用加热的方法
答案 B
解析 由图像可知,a、c两点都在等温线上,c点的压强大,则a、c两点的反应速率:a<c,故A错误;由图像可知,a点的二氧化氮体积分数高,所以转化率a<b,故B正确;a、c比较只改变了压强,压强增大虽然使平衡正向移动,但NO2浓度增大的趋势只减缓不抵消,c点NO2浓度大于a点,因此a、c两点气体的颜色:a浅、c深,故C错误;升高温度,化学平衡向着逆向移动,NO2的体积分数增大,a点到b点二氧化氮体积分数减少,说明是降低了温度,所以不能用加热的方法实现由a点到b点的转变,故D错误。
4.(2019·北京海淀高三期中)生产硫酸的主要反应:2SO2(g)+O2(g)((2SO3(g) ΔH<0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是( )
A.X代表压强
B.推断L1>L2
C.A、B两点对应的平衡常数相同
D.一定温度下,当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2,则反应一定达到平衡
答案 B
解析 因该反应正反应是一个气体分子数目减少的反应,增大压强,平衡正向移动,二氧化硫的平衡转化率应增大,因此L代表压强,