内容正文:
专题05化学平衡常数 化学平衡的计算
2大高频考点概览
考点01 化学平衡常数
考点02 化学平衡的计算
地 城
考点01
化学平衡常数
1、 单选题
1.(24-25高二上·四川内江威远中学校·期中)某温度下,在某一恒容密闭容器中,充入一定物质的量的NO和Cl2,发生反应,下列说法正确的是
A.仅适当降低温度,该反应的正逆反应速率均减小
B.加入合适的催化剂,该反应达到平衡时的值将增大
C.υ(Cl2)=2υ(NOCl)
D.保持其他条件不变,仅充入少量的稀有气体,该反应的速率将增大
2.(24-25高二上·四川师大附中·期中),密闭容器中发生反应:,三种气体初始物质的量和平衡物质的量如表,假设反应时到达平衡状态,下列说法错误的是
物质
X
Y
Z
初始物质的量/
0.2
0.4
0
平衡物质的量/
0.1
0.1
0.2
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.降低温度,正逆反应速率都减小
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.内,Z的平均反应速率为
3.(24-25高二上·四川泸州泸县统一联合考试·期中)平衡常数能表明化学反应的限度,下列说法正确的是
A.越大,反应的速率越快,反应进行得越彻底
B.升高温度,增大
C.当浓度商大于时,平衡向逆反应方向移动
D.在一定温度下,反应达到平衡时,该反应的
4.(24-25高二上·四川部分学校·期中)温度下,向1L恒容密闭容器中充入一定量的0.1mol CO和适量气体,发生反应: ,达到平衡1,升高温度为,混合气体颜色加深。温度下,达到平衡2后,再调节与的比例,测得反应平衡时体系中、与关系如下图所示。下列叙述正确的是
A.该反应
B.曲线代表
C.过程中平衡常数增大
D.M点时,再向体系中充入和0.1mol CO,平衡不移动
5.(24-25高二上·四川成都盐道街中学·期中)下列有关说法正确的是
A.一定条件下,将和置于密闭的容器中充分反应生成,放热,其热化学方程式为
B.在稀溶液中, ,若将含0.5的浓硫酸与含的溶液混合,放出的热量大于
C.在一密闭容器中发生反应,增大压强,平衡正向移动,平衡常数的值增大
D.的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
6.(24-25高二上·四川内江威远中学·期中)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c对应的平衡常数:
D.反应温度为,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
7.(23-24高二上·四川成都第七中学·期中)由γ-羟基丁酸生成γ-丁内酯的反应为HOCH2CH2CH2COOH+H2O。在25℃下,γ-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol·L-1,测得γ-丁内酯的浓度随时间变化的数据如图所示:
t/min
21
50
80
100
120
160
220
∞
c/ mol·L-1
0.024
0.050
0.071
0.081
0.090
0.104
0.116
0.132
则下列说法不正确的是
A.在50~80 min内,以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率为7×10-4 mol·L-1·min-1
B.25℃时该反应的平衡常数K=2.5
C.120 min时γ-羟基丁酸的转化率为50%
D.为提高γ-羟基丁酸的平衡转化率,除适当控制反应温度外,还可采用的措施是及时分离出γ-丁内酯
8.(24-25高二上·四川凉山彝族西昌·期中)苯乙烯是一种重要的化工原料。气氛下乙苯催化脱氢存在以下两种途径:
下列说法错误的是
A.
B.途径1中,作氧化剂
C.在刚性容器中,升高温度可提高苯乙烯的生成速率与平衡转化率
D.与恒容恒温条件相比,在恒容绝热容器中该反应的平衡常数K更大
9.(24-25高二上·四川凉山彝族西昌·期中)将6mol和8mol充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应 。测得反应从开始进行至10s时,的物质的量减少了3mol。下列说法不正确的是
A.反应开始至5s时,增加了0.5mol
B.10s内,的反应速率为0.05mol·L-1·s-1
C.升高温度,该反应的平衡常数减小
D.增加H2的浓度或升高温度,都会加快反应速率
10.(24-25高二上·四川天立集团·期中)在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH=QkJ/mol。相关条件和数据见下表:
实验编号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
平衡时n(C)/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A.K1=K2<K3
B.升高温度能加快反应速率的原因是降低了反应的活化能
C.实验Ⅱ比实验Ⅰ达平衡所需时间小的可能原因是使用了催化剂
D.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1molA和1molC,平衡正向移动
11.(24-25高二上·四川安宁河高中振兴联盟·期中)1.一定温度下,在2L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法中正确的是
A.该反应方程式为 2N=M
B.该反应在t2时刻正逆反应速率相等,反应达到限度
C.在t2时间内,用N表示该反应的反应速率为mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数K=2.5
地 城
考点02
化学平衡的计算
一、单选题
1.(24-25高二上·四川泸州龙马潭区普通高中“1+4”共同体·期中)在起始温度均为、容积均为的密闭容器X(恒温)、Y(绝热)中均加入和,发生反应容器中A的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线M表示容器Y中A的转化率变化
B.容器Y在内的化学反应速率为
C.达平衡时,两容器中的平衡常数:
D.时,
2.(24-25高二上·四川雅安中学·期中)在恒容密闭容器中充入,发生反应,测得不同温度下,的转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的
B.温度下,内,
C.温度下,后,压缩体积变为
D.温度下,该反应的平衡常数
3.(24-25高二上·四川资阳中学·期中)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料: ,该反应在某密闭容器中达到平衡。下列分析正确的是
A.恒温恒容时,再充入一定量CO气体,达到新平衡时增大
B.恒容时,升高温度,混合气体的平均相对分子质量增大
C.恒温恒容时,分离出部分MgO可提高的转化率
D.恒温时,增大压强,体积减小,平衡逆向移动,平衡常数减小
4.(24-25高二上·四川成都七中万达集团学校·期中)在容积不变的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,830℃时反应的平衡常数是1.0,下列说法正确的是
A.容器内的压强不变时,说明反应达到平衡状态
B.若平衡时移走CO2,平衡朝着正反应方向移动,正反应化学反应速率加快
C.830℃时,充入0.1molCO和0.3molH2O保持温度不变,CO平衡转化率为75%
D.1000℃时,K<1,某时刻CO2、H2、CO和H2O的浓度均为0.05mol•L-1,此时平衡向正反应方向移动
5.(24-25高二上·四川内江第六中学·期中)已知: ΔH。实验测得速率方程为,(、为速率常数,只与温度有关,与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.4mol NO(g)和0.6mol(g)发生上述反应,测得NO的体积分数与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.化学反应速率:(正)<(逆)
B.温度下的<温度下的
C.正、逆反应活化能的大小关系为
D.恒温恒压时,充入He,平衡不移动,该反应速率不变
6.(24-25高二上·四川内江威远中学·期中)在体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体,发生反应,平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.反应的Δ
B.时,向点容器中再充入3molH2S和3molH2,上述反应平衡不移动
C.点和点气体的压强之比为15 :16
D.时,若起始时向容器中充入8mol H2S气体,则平衡时H2S的转化率大于
二、填空题
1.(24-25高二上·四川成都·期中)“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物 (如CO2、 CO、CH4等) 为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为(忽略其他副反应) :
△H1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
K2
K3
则△H3 ,平衡常数K3= (用K1、K2表示) ,反应③△S 0(填“>”或“<”) ,反应②的浓度平衡常数表达式 K2= 。
(2)100 bar(1MPa=10 bar)时,将2mol CO2和6mol H2投入5L恒容密闭容器中进行上述反应。平衡时CO2的转化率、CO及CH3OH的选择性与温度的关系如图Ⅰ,使用活性镓镍催化剂时CH3OH的时空收率(CH3OH的时空收率表示在1mol催化剂表面生成CH3OH的平均速率) 与温度的关系如图Ⅱ:
①从反应开始到B 点用时t min, 则0-t min 时间内CO2的消耗速率为 。
②下列说法正确的是 (填标号) ;
a.H₂的平衡转化率始终低于 CO2
b.温度越高,越有利于工业生产CH3OH
c.在一定温度范围内,为提高CH3OH的生成速率可加入选择性高的催化剂
d.在200℃-400℃范围内,温度升高,H2O的平衡产量一直增大
③图Ⅰ中在100℃-320℃范围内,CO2的平衡转化率随温度升高而降低的原因是 ;图Ⅱ中温度高于300℃时,CH3OH的时空收率迅速降低的原因可能是 。
2.(24-25高二上·四川江油中学·期中)在恒温恒容的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g) +H2(g)CO (g) +H2O (g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表,回答下列问题:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)从表中数据可以推断,此反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,达到平衡后CO(g)的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若该反应已达平衡后,改变下列一个条件,该反应的速率和CO2转化率都减小的是 。
A.降低温度 B.向密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),
C.将容器的体积增大 D.分离氢气
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,该温度下的化学平衡常数Kp= 。
(4)能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A.气体的平均摩尔质量不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.气体的密度不变
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(6)830℃时,在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,CO2的转化率为 ;保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
3.(24-25高二上·四川成都盐道街中学·期中)近我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:CO2(g) + H2(g) = H2O (g)+ CO (g) ΔH1 = + 41.1 kJ·mol-1;
CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) ΔH 2= - 90.0 kJ·mol-1.
根据CO₂催化氢化合成甲醇的热化学方程式,求算出对应的焓变:H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= kJ·mol-1。
(2)为提高CH3OH (g)的产率,理论上应采用的条件是 (填字母)。
a.高温高压 b.低温高压 c.高温低压 d.低温低压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH (g),如图为不同投料比「n(H2)/ n(CO2)」时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。
反应物x是 (填“CO2”或“H2”)。
(4)250℃时,在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2 mol CO2和催化剂,初始压强为Po,发生反应:3H2 + CO2 CH3OH + H2O,10min 时反应达到平衡,测得 (CH3OH)=0.75 mol· L-1。
①前10 min内用H2表示平均反应速率 mol·L-1·min-1。
②用分压表示化学平衡常数Kp = 。
③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关,控制相同投料比和相同反应时间,得到四组数据如表所示:
实验编号
温度/K
催化剂
CO2的转化率/%
甲醇的选择性/%
A
543
Cu/ZnO纳米棒
12.3
42.3
B
543
Cu/ZnO纳米片
11.9
72.7
C
553
Cu/ZnO纳米棒
15.3
39.1
D
553
Cu/ZnO纳米片
12.0
70.6
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 (填实验编号)。
4.(24-25高二上·四川内江第六中学·期中)将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇()是实现碳中和的一个重要途径。
Ⅰ.我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。
(1)该法利用制取甲醇的有关化学反应如下:
①
②
③
ΔH= (用a、b、c表示)。
(2)(g)的燃烧热为677,写出(g)燃烧热的热化学方程式为 。
Ⅱ.甲醇的制备原理为: 。
(3)对于该反应,可以同时提高反应速率和平衡产率的措施有_______(填字母序号)。
A.升高反应温度 B.使用高效催化剂 C.增大体系压强 D.移走
(4)为探究的反应原理,进行如下实验:在一恒温,体积为2L恒容密闭容器中,充入1mol 和4mol ,初始压强为8MPa,进行该反应(不考虑其它副反应)。10min时测得体系的压强为6.4MPa且不再随时间变化。
①反应开始到10min时, 。
②该温度下的压强平衡常数 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)某科研小组研究不同催化剂对反应的影响,按:投料,不同催化剂作用下,反应t min时,的产率随温度的变化如图所示:
①催化剂效果最佳的是 (填“催化剂Ⅰ”、“催化剂Ⅱ”)。
②之后产率下降的原因可能是 。
5.(24-25高二上·四川内江威远中学校·期中)回答下列问题
(1)时,在体积2L的密闭容器中发生反应已知NO和O2的物质的量按2:1通入,随时间的变化如下表:
时间
0
1
2
3
4
5
0.020
0.012
0.008
0.006
0.006
0.006
①如下图中点处,(正) (逆)(填“<”、“=”或“>”)。
②下图中表示的变化的曲线是 。
③下列不能使该反应的反应速率增大的是 。
A.及时分离出气体 B.适当升高温度 C.增大的浓度 D.选择高效的催化剂
(2)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应:2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积缩小)
实验
序号
实验
温度
/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
溶液(含硫酸)
溶液
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
0.1
1
t
①通过实验,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,通过实验 (实验序号)可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
②组实验中溶液褪色时间t (填“<”、“=”或“>”)8s,C组实验的反应速率 。(用含有的式子表示)
③同学们在实验中发现反应速率总是如下图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:
A.产物(或)是反应的催化剂:B. 。
(3)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g) ΔH = -93.0 kJ/mol。某温度下,在2.0 L密闭容器中充入1.0 mol PCl3和0.5 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl5)/mol
0
0.21
0.36
0.40
0.40
请回答
①0~150 s内,υ(PCl3)= 。
②该温度下,此反应的化学平衡常数数值为 。
6.(24-25高二上·四川安宁河高中振兴联盟·期中)回答下列问题。
(1)已知:2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH1 平衡常数K1
H2(g)+O2(g) = H2O2(l) ΔH 2 平衡常数K2
求2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH═ (用含ΔH1、ΔH 2的式子表示),平衡常数K= 。
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH <0。将0.6molCH4和1.0moNO2充入体积为2L的密闭容器中,达到平衡时体系压强与反应前的压强比为5:4,回答下列问题:
①若反应5min时达到平衡,则NO2的平均反应速率v(NO2)= ,达到平衡时CH4的转化率为 %(精确到小数点后一位),该反应的平衡常数K= 。
②该反应达到平衡后,为再提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有 (填字母序号)
A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器的体积 D.增大的投料比
③密闭体系中上述的pK1(pK1=-lgK1)与温度的关系的曲线为 (填“X”或“Y”)。
7.(24-25高二上·四川德阳什邡中学·期中)据报道,CH4也是一种温室气体,对环境的影响是相同条件下CO2的40倍。研究CH4和CO2的转化技术对环境改善有着积极的意义。一个比较好的思路是,首先两者在一定条件下反应转化为CO和H2,然后再将CO和H2反应转化为CH3OH。
已知:①甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1;
②CO(g) +O2(g) = CO2(g) ΔH1 = -283 kJ·mol−1;
③H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH2 = -285.8 kJ·mol−1;
回答下列问题:
(1)写出符合甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)常温下,CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g),其反应热ΔH = ,若在恒温恒容条件下,增大起始CO2的体积分数(增加CO2的用量),反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”),CO2的转化率 (填“提高”“降低”或“不变”)。
(3)若已知以下两个反应的平衡常数分别为:
CO2(g) + CH4(g)2H2(g) + 2CO(g) K1
CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) K2
则CO2(g) + 2H2(g) + CH4(g)2CH3OH(g)的平衡常数为 (用K1、K2表示)。
(4)有人提出分开处理温室气体的思路如下:
ⅰ.将CO2转化为CO(NH2)2,其原理为:2NH3(g) + CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)。
若该反应在恒温恒容条件下进行,下列说法能说明该反应已达到平衡的有 (填标号);
A.断裂3 mol N—H键的同时断裂2 mol O—H键
B.NH3、CO2、H2O的物质的量恰好相等
C.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
D.体系的压强不再发生改变
ⅱ.将CH4纯化后制作成燃料电池,则在酸性条件下,该燃料电池工作时负极的电极反应式为 。
(5)研究发现,CO2和H2在催化剂作用下可以按照不同的计量数之比进行反应。其原理如下:
① CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 < 0
② CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH2 > 0
向体积恒定的容器中通入一定量的CO2和H2发生反应,温度升高,则平衡时CH3OH的平衡浓度 (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“不发生改变”)。
8.(24-25高二上·四川成都七中万达集团学校·期中)甲醛是一种重要的工业原料,广泛应用于化工、农药、纺织、医疗等领域。甲醛的制取有以下几种方法:
甲醇氧化法:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) H= -230kJ·mol-1
(1)已知CH3OH可以由CO和H2反应制备,制备过程中发生的反应有:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-41.2kJ/mol
则反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的 H= 。
(2)恒容下,2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) H= -230kJ·mol-1反应达到平衡后,要提高甲醇的转化率,可以采取的措施是(填字母代号) 。
a.适当提高温度 b.加入催化剂 c.增加O2的浓度 d.分离出H2O e. 适量增大压强
甲醇直接脱氢法 (Na2CO3作催化剂): 。现向体积为 1L密闭恒容反应容器中加入 2mol CH3OH及适量催化剂发生上述反应。不同温度下,CH3OH的转化率与时间的关系如图所示:
(3)下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.HCHO的体积分数保持不变 D.混合气体中 HCHO 与 H2的分压之比不变
(4)T1 T2 (填“>” “<” 或“=” );对于此反应T1下的平衡常数为K1,T2下的平衡常数为K2,则K1 K2 (填“>” “<” 或“=” );T2温度下,前20min HCHO的平均反应速率v(HCHO)= mol/(L·min)。
CO2加氢还原法:CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g),一定温度下,向体积为2L的恒容密闭反应容器中充入一定量的CO₂和H₂发生上述反应,反应器内的初始压强为1.44kPa,平衡时 HCHO(g) 的分压p(HCHO)与反应物起始投料比的关系如图所示:
(5)在此温度下,该反应的压强平衡常数KP= (保留1位小数)。
(6)当起始 时,反应达平衡后再向容器中加入 和 ,使两者分压均增大0.05kPa,则达到新平衡时 H2的平衡转化率 (填“增大” “减小” 或“不变” )。
试卷第1页,共3页
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专题05化学平衡常数 化学平衡的计算
2大高频考点概览
考点01 化学平衡常数
考点02 化学平衡的计算
地 城
考点01
化学平衡常数
1、 单选题
1.(24-25高二上·四川内江威远中学校·期中)某温度下,在某一恒容密闭容器中,充入一定物质的量的NO和Cl2,发生反应,下列说法正确的是
A.仅适当降低温度,该反应的正逆反应速率均减小
B.加入合适的催化剂,该反应达到平衡时的值将增大
C.υ(Cl2)=2υ(NOCl)
D.保持其他条件不变,仅充入少量的稀有气体,该反应的速率将增大
【答案】A
【详解】A.仅适当降低温度,反应体系能量降低,活化分子百分数减小,故该反应的正、逆反应速率均减小,A正确;
B.化学平衡常数仅仅是温度的函数,温度不变平衡常数不变,加入合适的催化剂,=K不变,B错误;
C.反应速率之比等于化学计量数之比,则,C错误;
D.保持其他条件不变,仅充入少量的稀有气体,反应体系中各物质的浓度均不变,故该反应的速率将不变,D错误;
故答案为:A。
2.(24-25高二上·四川师大附中·期中),密闭容器中发生反应:,三种气体初始物质的量和平衡物质的量如表,假设反应时到达平衡状态,下列说法错误的是
物质
X
Y
Z
初始物质的量/
0.2
0.4
0
平衡物质的量/
0.1
0.1
0.2
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.降低温度,正逆反应速率都减小
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.内,Z的平均反应速率为
【答案】C
【详解】A.X初始物质的量为0.2mol,平衡时的物质的量为0.1mol,转化的物质的量为0.2mol-0.1mol=0.1mol,X的转化率为,A正确;
B.降低温度,活化分子百分数减小,正逆反应速率都减小,B正确;
C.平衡常数只受温度影响,增大压强平衡常数不变,C错误;
D.内,Z的平均反应速率为D正确;
答案选C。
3.(24-25高二上·四川泸州泸县统一联合考试·期中)平衡常数能表明化学反应的限度,下列说法正确的是
A.越大,反应的速率越快,反应进行得越彻底
B.升高温度,增大
C.当浓度商大于时,平衡向逆反应方向移动
D.在一定温度下,反应达到平衡时,该反应的
【答案】C
【详解】A.越大,反应物转化率越大,反应进行得越彻底,A错误;
B.放热反应,升高温度K减小,吸热反应,升高温度K增大,B错误;
C.当浓度商大于时,产物浓度大于平衡时,平衡向逆反应方向移动,C正确;
D.在一定温度下,反应达到平衡时,该反应的,固体和纯液体直接忽略不带入计算,D错误;
故选C。
4.(24-25高二上·四川部分学校·期中)温度下,向1L恒容密闭容器中充入一定量的0.1mol CO和适量气体,发生反应: ,达到平衡1,升高温度为,混合气体颜色加深。温度下,达到平衡2后,再调节与的比例,测得反应平衡时体系中、与关系如下图所示。下列叙述正确的是
A.该反应
B.曲线代表
C.过程中平衡常数增大
D.M点时,再向体系中充入和0.1mol CO,平衡不移动
【答案】D
【详解】A.NO2为红棕色气体,平衡后升高温度,气体颜色加深,说明平衡逆向移动,即正反应是放热反应,A项错误;
B.根据,当减小,增大时,增大,结合图像可知,代表,代表,B项错误;
C.a→b过程中,温度不变,平衡常数不变,C项错误;
D.根据M点计算,,则,故M点时再充入和0.1mol CO,平衡不移动,D项正确;
故选D。
5.(24-25高二上·四川成都盐道街中学·期中)下列有关说法正确的是
A.一定条件下,将和置于密闭的容器中充分反应生成,放热,其热化学方程式为
B.在稀溶液中, ,若将含0.5的浓硫酸与含的溶液混合,放出的热量大于
C.在一密闭容器中发生反应,增大压强,平衡正向移动,平衡常数的值增大
D.的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】B
【详解】A.0.5mol N2(g)和1.5mol H2(g)置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,反应为可逆反应,而热化学反应中为完全反应的能量变化,则N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<-38.6kJ•mol-1,故A错误;
B.因为浓硫酸稀释放热,所以将含0.5mol H2SO4的浓硫酸与含1mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,故B正确;
C.正反应2SO2+O2⇌2SO3是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,但温度不变,则平衡常数K不变,故C错误;
D.升高温度,体系内活化分子百分含量增大,正逆反应速率均增大,故D错误;
故选:B。
6.(24-25高二上·四川内江威远中学·期中)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c对应的平衡常数:
D.反应温度为,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A.一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则,故A正确;
B.b点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度大,平衡正向移动,甲烷的转化率增大,生成物的浓度增大,则在相同温度下反应速率:,故B错误;
C.由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:,故C正确;
D.该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确;
答案选B。
7.(23-24高二上·四川成都第七中学·期中)由γ-羟基丁酸生成γ-丁内酯的反应为HOCH2CH2CH2COOH+H2O。在25℃下,γ-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol·L-1,测得γ-丁内酯的浓度随时间变化的数据如图所示:
t/min
21
50
80
100
120
160
220
∞
c/ mol·L-1
0.024
0.050
0.071
0.081
0.090
0.104
0.116
0.132
则下列说法不正确的是
A.在50~80 min内,以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率为7×10-4 mol·L-1·min-1
B.25℃时该反应的平衡常数K=2.5
C.120 min时γ-羟基丁酸的转化率为50%
D.为提高γ-羟基丁酸的平衡转化率,除适当控制反应温度外,还可采用的措施是及时分离出γ-丁内酯
【答案】B
【详解】A.在50~80 min内,γ-丁内酯反应速率:,故A正确;
B.∞时,即代表平衡,γ-丁内酯的浓度为0.132mol·L-1,γ-羟基丁酸为0.180mol·L-1-0.132mol·L-1= 0.048 mol·L-1,平衡常数:,故B错误;
C.120 min时生成γ-丁内酯浓度0.090 mol·L-1,说明消耗γ-羟基丁酸浓度0.090 mol·L-1,转化率:,故C正确;
D.及时移走生成物,会使得平衡正向移动,从而提高γ-羟基丁酸的平衡转化率,故D正确;
答案选B。
8.(24-25高二上·四川凉山彝族西昌·期中)苯乙烯是一种重要的化工原料。气氛下乙苯催化脱氢存在以下两种途径:
下列说法错误的是
A.
B.途径1中,作氧化剂
C.在刚性容器中,升高温度可提高苯乙烯的生成速率与平衡转化率
D.与恒容恒温条件相比,在恒容绝热容器中该反应的平衡常数K更大
【答案】D
【详解】A.根据盖斯定律,△H1=△H2+△H3,△H1=+117.6kJ/mol+41.6 kJ/mol =+159.2 kJ/mol,,故A正确;
B.途径1,中碳元素化合价降低,作氧化剂,故B正确;
C.正反应吸热,在刚性容器中,升高温度平衡正向移动,升温可提高苯乙烯的生成速率与平衡转化率,故C正确;
D.正反应吸热,与恒容恒温条件相比,在恒容绝热容器中该反应,反应体系的温度降低,平衡逆向移动,平衡常数K更小,故D错误;
选D。
9.(24-25高二上·四川凉山彝族西昌·期中)将6mol和8mol充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应 。测得反应从开始进行至10s时,的物质的量减少了3mol。下列说法不正确的是
A.反应开始至5s时,增加了0.5mol
B.10s内,的反应速率为0.05mol·L-1·s-1
C.升高温度,该反应的平衡常数减小
D.增加H2的浓度或升高温度,都会加快反应速率
【答案】A
【分析】将6mol和8mol充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应 。测得反应从开始进行至10s时,的物质的量减少了3mol,则10s内,生成的为1mol、的平均反应速率为;
【详解】A.温度不变时,反应物浓度越大反应速率越快,随着反应进行反应物浓度减小反应速率有所下降,则反应开始至5s时,增加的量大于0.5mol,A不正确;
B.据分析,10s内,的反应速率为0.05mol·L-1·s-1,B正确;
C.正反应放热,升高温度平衡左移,则该反应的平衡常数减小,C正确;
D.温度越高、反应物浓度越大反应速率越快,则增加H2的浓度或升高温度,都会加快反应速率,D正确;
选A。
10.(24-25高二上·四川天立集团·期中)在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH=QkJ/mol。相关条件和数据见下表:
实验编号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
平衡时n(C)/mol
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A.K1=K2<K3
B.升高温度能加快反应速率的原因是降低了反应的活化能
C.实验Ⅱ比实验Ⅰ达平衡所需时间小的可能原因是使用了催化剂
D.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1molA和1molC,平衡正向移动
【答案】C
【详解】A.反应为2A(g)+B(g)2C(g),比较实验I和III,温度升高,平衡时C的量减少,说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,Q<0,则K3<K1;温度相同,平衡常数相同,则K1=K2,综上所述可知平衡常数关系为:K3<K2=K1,A错误;
B.升高温度,使一部分分子吸收热量而变为活化分子,导致活化分子百分数增大,增大活化分子有效碰撞机会,化学反应速率加快,而反应的活化能不变,B错误;
C.实验II达到平衡的时间比实验I短,而实验温度与实验I相同,平衡时各组分的量也相同,可判断实验II改变的条件是使用了催化剂。催化剂加快反应速率,但不改变化学平衡状态,故实验I和Ⅱ探究的是催化剂对于化学反应的影响,C正确;
D.容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1mol B,发生反应:2A(g)+B(g)2C(g),实验III中,原平衡的化学平衡常数为K==4。温度不变,平衡常数不变,实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 molC,则此时容器中c(A)=1mol/L,c(B)=0.25mol/L,c(C)=1mol/L,此时浓度商Qc==4=K,因此恒温下再向容器中通入1 mol A和1 molC,化学平衡没有发生移动,D错误;
故合理选项是C。
11.(24-25高二上·四川安宁河高中振兴联盟·期中)1.一定温度下,在2L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法中正确的是
A.该反应方程式为 2N=M
B.该反应在t2时刻正逆反应速率相等,反应达到限度
C.在t2时间内,用N表示该反应的反应速率为mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数K=2.5
【答案】D
【详解】A.由图可知,N、M以2:1发生反应且N未反应完,是可逆反应,则该反应方程式应为2NM,A项错误;
B.t2时刻M、N的物质的量相等,正逆反应速率不相等,t3时刻M、N保持不变,达到平衡,B项错误;
C.t2时刻, mol·L-1·min-1,C项错误;
D.根据三段式
,,D项正确;
答案选D。
地 城
考点02
化学平衡的计算
一、单选题
1.(24-25高二上·四川泸州龙马潭区普通高中“1+4”共同体·期中)在起始温度均为、容积均为的密闭容器X(恒温)、Y(绝热)中均加入和,发生反应容器中A的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线M表示容器Y中A的转化率变化
B.容器Y在内的化学反应速率为
C.达平衡时,两容器中的平衡常数:
D.时,
【答案】D
【分析】该反应从正反应方向开始,正反应放热,随着反应的进行,反应放出热量,导致温度升高,反应速率加快、平衡逆向移动,A的转化率降低,所以M是绝热条件下进行,N表示恒温下进行。
【详解】A.由分析可知,曲线M表示容器Y中A的转化率变化,A正确;
B.容器Y在内,A的物质的量变化为10mol×20%=2mol,则B的物质的量变化也为2mol,化学反应速率为=0.1mol⋅L−1⋅s−1,B正确;
C.升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则达平衡时,两容器中的平衡常数:K(X)>K(Y),C正确;
D.T°C条件下,容器X中A的平衡转化率为25%,则转化的A、B、C、D均为2.5mol,平衡时A、B、C、D的浓度分别为7.5mol/L、37.5mol/L、2.5mol/L、2.5mol/L,反应的平衡常数K=,D不正确;
故选D。
2.(24-25高二上·四川雅安中学·期中)在恒容密闭容器中充入,发生反应,测得不同温度下,的转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的
B.温度下,内,
C.温度下,后,压缩体积变为
D.温度下,该反应的平衡常数
【答案】C
【分析】升高温度,化学反应速率会增大,达到平衡的时间会缩短,图中可看出T1<T2;
【详解】A.由分析可知,T1<T2,温度升高,M的转化率变小,平衡逆移,反应为放热反应,,A正确;
B.温度下,内,n(△M)=1mol,则n(N)的变化量为1mol,,B正确;
C.时,生成E0.5mol,此时,将体积压缩为1L,若平衡不移动,但压缩体积后平衡逆向移动,则,C错误;
D.温度下,列三段式有:,平衡常数K=,D正确;
故选C。
3.(24-25高二上·四川资阳中学·期中)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料: ,该反应在某密闭容器中达到平衡。下列分析正确的是
A.恒温恒容时,再充入一定量CO气体,达到新平衡时增大
B.恒容时,升高温度,混合气体的平均相对分子质量增大
C.恒温恒容时,分离出部分MgO可提高的转化率
D.恒温时,增大压强,体积减小,平衡逆向移动,平衡常数减小
【答案】B
【详解】A.恒温恒容时,再充入一定量CO气体,平衡正向移动,二氧化碳的量增大,二氧化硫量增大,因为平衡常数不变,所以达到新平衡时减小,故A错误;
B.容积不变时,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO2、SO2的相对分子质量比CO大,因此反应从左到右混合气体的相对分子质量增大,故B正确;
C.MgO为固体,固体的量的改变对平衡没有影响,平衡不移动,故C错误;
D.恒温时,增大压强,根据PV=nRT可知,体积减小,平衡逆向移动,但平衡常数只受温度影响,所以平衡常数不变,故D错误;
故答案选B。
4.(24-25高二上·四川成都七中万达集团学校·期中)在容积不变的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,830℃时反应的平衡常数是1.0,下列说法正确的是
A.容器内的压强不变时,说明反应达到平衡状态
B.若平衡时移走CO2,平衡朝着正反应方向移动,正反应化学反应速率加快
C.830℃时,充入0.1molCO和0.3molH2O保持温度不变,CO平衡转化率为75%
D.1000℃时,K<1,某时刻CO2、H2、CO和H2O的浓度均为0.05mol•L-1,此时平衡向正反应方向移动
【答案】C
【详解】A.一定温度下容积不变时,体系压强与物质的量成正比。该反应气体分子总数始终不变、故压强也始终不变,则当体系压强不随时间变化时不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.若平衡时移走CO2,则减少了产物浓度,平衡朝着正反应方向移动,化学反应速率减小,B错误;
C.设CO转化了xmol,列三段式,,得x=0.075mol,则CO平衡转化率为75%,C正确;
D.放热反应,温度升高,K减小,1000℃时,K<1。某时刻CO2、H2、CO和H2O的浓度均为0.05mol·L-1,Qc==1>K,则此时平衡向逆反应方向移动,D错误;
故选C。
5.(24-25高二上·四川内江第六中学·期中)已知: ΔH。实验测得速率方程为,(、为速率常数,只与温度有关,与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.4mol NO(g)和0.6mol(g)发生上述反应,测得NO的体积分数与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.化学反应速率:(正)<(逆)
B.温度下的<温度下的
C.正、逆反应活化能的大小关系为
D.恒温恒压时,充入He,平衡不移动,该反应速率不变
【答案】B
【分析】根据先拐先平数值大可知,T1>T2,温度较高的T1时体积分数x(NO)大,说明升高温度平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,∆H<0;
【详解】A.由分析可知T1>T2,c点反应未达平衡,b点达平衡即正逆反应速率相等,vc (正)>vb (正)=vb (逆),b点温度和反应物浓度均大于a点,反应速率大于a点,故化学反应速率:vc (正) >vb (逆) >va (逆),A错误;
B.由,,当v正= v逆时,可知,由T1>T2,∆H<0,温度高时K值反而小,则T1温度下的<T2温度下的,B正确;
C.正反应为放热反应,∆H= Ea(正)-Ea(逆)<0,故正逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆),C错误;
D.恒温恒压时,充入He,平衡不移动,但容器体积变大,浓度变小,反应速率减小,D错误;
故选B。
6.(24-25高二上·四川内江威远中学·期中)在体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体,发生反应,平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.反应的Δ
B.时,向点容器中再充入3molH2S和3molH2,上述反应平衡不移动
C.点和点气体的压强之比为15 :16
D.时,若起始时向容器中充入8mol H2S气体,则平衡时H2S的转化率大于
【答案】B
【详解】A.根据图示,升高温度H2S的物质的量减小,H2和S2的物质的量增大,即升高温度,平衡正向移动,则该反应的Δ,A错误;
B. 时,X点,,根据方程式可知,生成2mol消耗2mol,生成S2的物质的量为1mol,则化学平衡常数,再充入3molH2S和3molH2,此时浓度熵,则平衡不移动,B正确;
C.时,X点,,根据方程式可知,生成2mol消耗2mol,生成S2的物质的量为1mol,所以开始加入的,则平衡时气体的总物质的量为5mol,Y点时,,,由于4-x=0.5x,解得,则平衡时气体的总物质的量为,由于X点和Y点的温度不同,所以两点的压强之比不等于,C错误;
D.根据C中的计算,T2时,当起始时充入4molH2S,平衡时,H2S的转化率为,若起始时充入8molH2S,相当于是在原平衡的基础上增大压强,增大压强,该反应的平衡逆向移动,则H2S的转化率小于,D错误;
故选B。
二、填空题
1.(24-25高二上·四川成都·期中)“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物 (如CO2、 CO、CH4等) 为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为(忽略其他副反应) :
△H1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
K2
K3
则△H3 ,平衡常数K3= (用K1、K2表示) ,反应③△S 0(填“>”或“<”) ,反应②的浓度平衡常数表达式 K2= 。
(2)100 bar(1MPa=10 bar)时,将2mol CO2和6mol H2投入5L恒容密闭容器中进行上述反应。平衡时CO2的转化率、CO及CH3OH的选择性与温度的关系如图Ⅰ,使用活性镓镍催化剂时CH3OH的时空收率(CH3OH的时空收率表示在1mol催化剂表面生成CH3OH的平均速率) 与温度的关系如图Ⅱ:
①从反应开始到B 点用时t min, 则0-t min 时间内CO2的消耗速率为 。
②下列说法正确的是 (填标号) ;
a.H₂的平衡转化率始终低于 CO2
b.温度越高,越有利于工业生产CH3OH
c.在一定温度范围内,为提高CH3OH的生成速率可加入选择性高的催化剂
d.在200℃-400℃范围内,温度升高,H2O的平衡产量一直增大
③图Ⅰ中在100℃-320℃范围内,CO2的平衡转化率随温度升高而降低的原因是 ;图Ⅱ中温度高于300℃时,CH3OH的时空收率迅速降低的原因可能是 。
【答案】(1) -49.4 kJ∙mol-1 K1·K2 <
(2) ac 反应①是吸热反应, 反应③是放热反应, 温度升高反应①正向移动的程度小于反应③逆向移动的程度,使CO2平衡转化率减小的程度大于反应使CO2平衡转化率增大的程度 温度高于 300℃时,催化剂的活性降低
【详解】(1) △H1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
K2
K3
依据盖斯定律,将反应①+②得,反应△H3=(+41.2kJ·mol⁻¹)+(-90.6kJ·mol⁻¹)=-49.4 kJ∙mol-1,平衡常数K3= K1·K2,反应③反应物的气体分子数大于生成物气体分子数,则△S<0,反应②的浓度平衡常数表达式 K2=。
(2)①从图中可以看出,从反应开始到B点用时t min,CO2的转化率为36%,则参加反应CO2的物质的量为2mol×36%=0.72mol,0-t min 时间内CO2的消耗速率为=。
②a.起始时n(CO2):n(H2)=1:3,若只发生反应③,H2和CO2的转化率相同,若只发生反应①,H2的平衡转化率小于CO2的转化率,若①③反应都发生,H2的平衡转化率始终低于CO2,a正确;
b.生成CH3OH的反应②③都为放热反应,从图中也可看出,温度越高,越不利于工业生产CH3OH,b不正确;
c.在一定温度范围内,加入选择性高的催化剂,可加快反应速率,提高CH3OH的生成速率,c正确;
d.从反应①、③可以看出,反应消耗的CO2与生成的H2O的物质的量相等,在200℃-400℃范围内,温度升高,CO2的平衡转化率先降后升,则H2O的平衡产量也应先降后升,d不正确;
故选ac。
③反应①的正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,反应③的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,图Ⅰ中在100℃-320℃范围内,CO2的平衡转化率随温度升高而降低,则表明反应③逆向进行的程度大于反应①正向进行的程度,则原因是:反应①是吸热反应,反应③是放热反应,温度升高反应①正向移动的程度小于反应③逆向移动的程度,使CO2平衡转化率减小的程度大于反应使CO2平衡转化率增大的程度;图Ⅱ中温度高于300℃时,CH3OH的时空收率迅速降低,说明催化剂的活性减弱,原因可能是:温度高于 300℃时,催化剂的活性降低。
【点睛】通常,催化剂在一定温度范围内活性最佳,工业生产中,需控制反应温度,使催化剂达最佳催化活性。
2.(24-25高二上·四川江油中学·期中)在恒温恒容的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g) +H2(g)CO (g) +H2O (g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表,回答下列问题:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)从表中数据可以推断,此反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,达到平衡后CO(g)的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若该反应已达平衡后,改变下列一个条件,该反应的速率和CO2转化率都减小的是 。
A.降低温度 B.向密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),
C.将容器的体积增大 D.分离氢气
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,该温度下的化学平衡常数Kp= 。
(4)能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A.气体的平均摩尔质量不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.气体的密度不变
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(6)830℃时,在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,CO2的转化率为 ;保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 吸热 减小
(2)AD
(3)
(4)BC
(5)700
(6) 50% 不变
【详解】(1)从表中数据可以推断,该反应正反应的化学平衡常数随着温度的升高而增大,说明升高温度平衡正向移动,故此反应的正反应为吸热反应,若该反应在绝热容器(与外界环境没有热交换)中进行,随着反应进行容器温度降低,平衡逆向移动,故达到平衡后CO(g)的转化率将减小,故答案为:吸热;减小;
(2)A. 降低温度,反应速率减慢,正反应是一个吸热反应,化学平衡逆向移动,则CO2的转化率减小,A符合题意;
B. 向恒温恒容的密闭容器中充入1mol氦气(不参与反应),反应体系中各物质的浓度不变,反应速率不变,化学平衡不移动,CO2的转化率不变,B不合题意;
C. 该反应气体体积不变,压强对该反应平衡无影响,即将容器的体积增大,各物质浓度减小,反应速率减慢,但平衡不移动,CO2转化率不变,C不合题意;
D. 分离氢气即减小反应物浓度,反应速率减小,平衡逆向移动,CO2转化率减小,D符合题意;
故答案为:AD;
(3)该反应达到平衡时,总压强为p,此时CO2、H2、CO、H2O的浓度比为1:3:5:2,则CO2的平衡分压为:=,同理:H2、CO、H2O的平衡分压分别为:、、,该温度下的化学平衡常数Kp===,故答案为:;
(4)A. 已知该反应气体的物质的量不变,即反应过程中混合气体的平均摩尔质量一直不变,则气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到化学平衡,A不合题意;
B. 化学平衡的宏观特征之一为各组反应的浓度、百分含量保持不变,故混合气体中c(CO)不变,说明反应达到化学平衡,B符合题意;
C.化学平衡的本质特征为正、逆反应速率相等, 结合反应速率之比等于化学计量数之比可知,当正(H2)=逆(H2O)时反应达到化学平衡,C符合题意;
D. 恒容密闭容器中该反应过程中气体的密度始终保持不变,故气体的密度不变不能说明反应达到化学平衡,D不合题意;
故答案为:BC;
(5)某温度下,平衡浓度符合下式: 3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),即=0.6,即K=0.6,结合题干表中数据可知,此时的温度为700℃,故答案为:700;
(6)由题干表中数据可知,830℃时,K=1.0,则在1L密闭容器中分别投入lmolH2和lmolCO2反应达到化学平衡时,由三段式分析可知,,则有=1.0,解得x=0.5mol,则CO2的转化率为×100%=50.0%,由于该反应气体体积保持不变,则保持温度不变,在平衡体系中再充入1molH2和lmolCO2,虽然容器压强增大,但平衡不移动,故重新达到化学平衡时,CO2的平衡转化率不变,故答案为:50.0%;不变。
3.(24-25高二上·四川成都盐道街中学·期中)近我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:CO2(g) + H2(g) = H2O (g)+ CO (g) ΔH1 = + 41.1 kJ·mol-1;
CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) ΔH 2= - 90.0 kJ·mol-1.
根据CO₂催化氢化合成甲醇的热化学方程式,求算出对应的焓变:H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= kJ·mol-1。
(2)为提高CH3OH (g)的产率,理论上应采用的条件是 (填字母)。
a.高温高压 b.低温高压 c.高温低压 d.低温低压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH (g),如图为不同投料比「n(H2)/ n(CO2)」时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。
反应物x是 (填“CO2”或“H2”)。
(4)250℃时,在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2 mol CO2和催化剂,初始压强为Po,发生反应:3H2 + CO2 CH3OH + H2O,10min 时反应达到平衡,测得 (CH3OH)=0.75 mol· L-1。
①前10 min内用H2表示平均反应速率 mol·L-1·min-1。
②用分压表示化学平衡常数Kp = 。
③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关,控制相同投料比和相同反应时间,得到四组数据如表所示:
实验编号
温度/K
催化剂
CO2的转化率/%
甲醇的选择性/%
A
543
Cu/ZnO纳米棒
12.3
42.3
B
543
Cu/ZnO纳米片
11.9
72.7
C
553
Cu/ZnO纳米棒
15.3
39.1
D
553
Cu/ZnO纳米片
12.0
70.6
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 (填实验编号)。
【答案】(1)-24.45
(2)b
(3)CO2
(4) 0.225 B
【详解】(1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJ•mol-1 ①
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJ•mol-1 ②
根据盖斯定律可知,①+②可得CO2催化氢化合成甲醇的化学方程式为3H2 (g)+CO2 (g)CH3OH(g)+H2O(g),对应的焓变ΔH=ΔH1+ΔH2=+ 41.1 kJ•mol-1+(-90.0 kJ•mol-1)=-48.9 kJ•mol-1,故对应的热化学方程式为:H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -24.45kJ·mol-1;
(2)对于反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9 kJ•mol-1,是气体分子数减小的放热反应,则为提高CH3OH产率,使平衡向正反应方向移动,可采用低温高压的措施,b项符合题意,故答案为:b;
(3)同一反应,增加其中一种反应物的浓度,能提高另一种反应物的转化率,图示中横坐标增大,相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使二氧化碳的转化率增大,而氢气的转化率降低,所以X为CO2,故答案为:CO2;
(4)250℃、在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂,10 min时反应达到平衡,测得c(CH3OH) = 0.75 mol·L-1,列出三段式:
前10min的平均反应速率v(H2)== =0.225mol⋅L−1⋅min−1,故答案为:0.225;
②根据物质的量,列三段式为:,初始压强为P0,平衡压强为;CO2、H2、CH3OH、H2O的分压分别为:、、、,Kp=;
③选择性是指产物的专一性,在一个化学反应中若有多个产物,其中某一产物是目标产物,若这个物质的产率越高,说明该反应的选择性越好。观察四组数据,相比之下,BD的选择性很高,B的CO2转化率与D不相上下,但是B的甲醇选择性高出了不少,故最佳选项为B。
4.(24-25高二上·四川内江第六中学·期中)将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇()是实现碳中和的一个重要途径。
Ⅰ.我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。
(1)该法利用制取甲醇的有关化学反应如下:
①
②
③
ΔH= (用a、b、c表示)。
(2)(g)的燃烧热为677,写出(g)燃烧热的热化学方程式为 。
Ⅱ.甲醇的制备原理为: 。
(3)对于该反应,可以同时提高反应速率和平衡产率的措施有_______(填字母序号)。
A.升高反应温度 B.使用高效催化剂 C.增大体系压强 D.移走
(4)为探究的反应原理,进行如下实验:在一恒温,体积为2L恒容密闭容器中,充入1mol 和4mol ,初始压强为8MPa,进行该反应(不考虑其它副反应)。10min时测得体系的压强为6.4MPa且不再随时间变化。
①反应开始到10min时, 。
②该温度下的压强平衡常数 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)某科研小组研究不同催化剂对反应的影响,按:投料,不同催化剂作用下,反应t min时,的产率随温度的变化如图所示:
①催化剂效果最佳的是 (填“催化剂Ⅰ”、“催化剂Ⅱ”)。
②之后产率下降的原因可能是 。
【答案】(1)a+0.5b-0.5c
(2)
(3)C
(4) 0.025 1/80或0.0125
(5) 催化剂Ⅰ 该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆向移动,甲醇产率下降;升温催化剂失去活性
【详解】(1)由盖斯定律,反应①+反应②-反应③可得ΔH=( a+0.5b-0.5c);
(2)已知(g)的燃烧热为677,则1mol(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出677kJ能量,(g)燃烧热的热化学方程式为 ;
(3)A.已知该反应正反应是一个放热反应,故升高反应温度,平衡逆向移动,CH3OH的产率减小,反应速率提高,A不合题意;
B.使用高效催化剂可以加快反应速率,但不能影响化学平衡,CH3OH的产率不变,B不合题意;
C.已知该反应正反应是一个气体体积减小的方向,故增大体系压强,体系反应物、生成物的浓度增大,反应速率增大,化学平衡正向移动,CH3OH的产率增大,C符合题意;
D.移走CH3OH,平衡正向移动,CH3OH的产率增大,但反应速率减慢,D不合题意;
故答案为:C;
(4)①由三段式分析可知:,根据恒容密闭容器中,体系的压强之比等于混合气体的物质的量之比,即,解得x=0.5mol,反应开始到10min时,;
②平衡时CO2的平衡分压为:=0.8MPa、H2的平衡分压为:=4.0MPa,CH3OH、H2O的平衡分压为:=0.8MPa,故该温度下的压强平衡常数=0.0125MPa-2;
(5)①由图干图示信息可知,催化剂I在温度较低的条件下催化效率更高,故催化剂效果最佳的是催化剂I;
②之后产率下降的原因可能是:该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆向移动,甲醇产率下降;升温催化剂失去活性。
5.(24-25高二上·四川内江威远中学校·期中)回答下列问题
(1)时,在体积2L的密闭容器中发生反应已知NO和O2的物质的量按2:1通入,随时间的变化如下表:
时间
0
1
2
3
4
5
0.020
0.012
0.008
0.006
0.006
0.006
①如下图中点处,(正) (逆)(填“<”、“=”或“>”)。
②下图中表示的变化的曲线是 。
③下列不能使该反应的反应速率增大的是 。
A.及时分离出气体 B.适当升高温度 C.增大的浓度 D.选择高效的催化剂
(2)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应:2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:(不考虑溶液混合所引起的体积缩小)
实验
序号
实验
温度
/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
溶液(含硫酸)
溶液
A
293
2
0.02
4
0.1
0
6
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
0.1
1
t
①通过实验,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,通过实验 (实验序号)可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
②组实验中溶液褪色时间t (填“<”、“=”或“>”)8s,C组实验的反应速率 。(用含有的式子表示)
③同学们在实验中发现反应速率总是如下图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:
A.产物(或)是反应的催化剂:B. 。
(3)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g) ΔH = -93.0 kJ/mol。某温度下,在2.0 L密闭容器中充入1.0 mol PCl3和0.5 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示:
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl5)/mol
0
0.21
0.36
0.40
0.40
请回答
①0~150 s内,υ(PCl3)= 。
②该温度下,此反应的化学平衡常数数值为 。
【答案】(1) b A
(2) BC 该反应为放热反应
(3) 0.0012mol/(L·s)
【分析】探究外界条件对反应速率的影响,需控制变量,其他条件相同时,温度越高、浓度越大,反应速率越快,加入催化剂也可加快反应速率,反应速率;
【详解】(1)①通过表格中数据可知,3s后该化学反应才达到平衡,而A点时间小于1s,未达平衡,反应正向进行,,故答案为:>;
②根据表格中数据结合图像可知,,表示二氧化氮的是曲线b,故答案为:b;
③A.及时分离出NO2,生成物浓度减小,平衡正向移动,但化学反应速率减小,A符合题意;
B.适当升高温度,化学反应速率加快,B不符合题意;
C.增大氧气的浓度,化学反应速率加快,C不符合题意;
D.选择高效的催化剂,化学反应速率加快,D不符合题意;
故答案选A;
(2)①通过实验A、B,可探究出浓度的改变对反应速率的影响,则温度相同,溶液总体积相同,体积V1=6mL-2mL-3mL=1mL,温度T1=293K,V2=6mL-1mL-2mL=3mL;实验B、C中只有温度不同,其他条件相同,可探究出温度变化对化学反应速率的影响,故答案为:BC;
②其他条件相同时,温度越高,反应速率越快,则C组实验中溶液褪色时间t1<8s;C组实验中,试剂混合好后,c(KMnO4)= =,则C组实验的反应速率,故答案为:<;;
③由随时间变化的趋势图象可知,增加的先快后慢,最后不变,则其中时间内速率变快的主要原因可能是某种粒子对该反应有催化作用或者该反应为放热反应,故答案为:该反应为放热反应;
(3)①由表格中数据可知:0~150s,,, ;
故答案为:;
②根据题干得到如下三段式:
可以得到。
6.(24-25高二上·四川安宁河高中振兴联盟·期中)回答下列问题。
(1)已知:2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH1 平衡常数K1
H2(g)+O2(g) = H2O2(l) ΔH 2 平衡常数K2
求2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH═ (用含ΔH1、ΔH 2的式子表示),平衡常数K= 。
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH <0。将0.6molCH4和1.0moNO2充入体积为2L的密闭容器中,达到平衡时体系压强与反应前的压强比为5:4,回答下列问题:
①若反应5min时达到平衡,则NO2的平均反应速率v(NO2)= ,达到平衡时CH4的转化率为 %(精确到小数点后一位),该反应的平衡常数K= 。
②该反应达到平衡后,为再提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有 (填字母序号)
A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器的体积 D.增大的投料比
③密闭体系中上述的pK1(pK1=-lgK1)与温度的关系的曲线为 (填“X”或“Y”)。
【答案】(1) ΔH1-2ΔH2
(2) 0.08 mol·L-1·min-1 66.7 6.4 D X
【详解】(1)①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) H1
②H2(g)+O2(g)═H2O2(l) H2
根据盖斯定律①-②×2计算2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)的ΔH═ΔH1-2ΔH2;则;
(2)①
恒容条件下,体系压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.4,,V=2L,则v=0.08 mol·L-1·min-1,达到平衡时CH4的转化率=,故CH4的转化率为66.7%,带入数值得K=6.4;
②使用催化剂可以提高反应速率但不可以提高NO2的转化率,升高温度可以提高反应速率但平衡逆向移动使NO2的转化率降低,缩小容器的体积可以提高反应速率但平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动使NO2的转化率降低,增大的投料比以提高反应速率并使NO2的转化率升高,故答案为:D;
③CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH <0,反应放热,温度升高,平衡逆向移动,K1变小,pK1变大,则图乙中的X代表pK1随温度T变化的曲线。
7.(24-25高二上·四川德阳什邡中学·期中)据报道,CH4也是一种温室气体,对环境的影响是相同条件下CO2的40倍。研究CH4和CO2的转化技术对环境改善有着积极的意义。一个比较好的思路是,首先两者在一定条件下反应转化为CO和H2,然后再将CO和H2反应转化为CH3OH。
已知:①甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1;
②CO(g) +O2(g) = CO2(g) ΔH1 = -283 kJ·mol−1;
③H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH2 = -285.8 kJ·mol−1;
回答下列问题:
(1)写出符合甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)常温下,CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g),其反应热ΔH = ,若在恒温恒容条件下,增大起始CO2的体积分数(增加CO2的用量),反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”),CO2的转化率 (填“提高”“降低”或“不变”)。
(3)若已知以下两个反应的平衡常数分别为:
CO2(g) + CH4(g)2H2(g) + 2CO(g) K1
CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) K2
则CO2(g) + 2H2(g) + CH4(g)2CH3OH(g)的平衡常数为 (用K1、K2表示)。
(4)有人提出分开处理温室气体的思路如下:
ⅰ.将CO2转化为CO(NH2)2,其原理为:2NH3(g) + CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)。
若该反应在恒温恒容条件下进行,下列说法能说明该反应已达到平衡的有 (填标号);
A.断裂3 mol N—H键的同时断裂2 mol O—H键
B.NH3、CO2、H2O的物质的量恰好相等
C.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
D.体系的压强不再发生改变
ⅱ.将CH4纯化后制作成燃料电池,则在酸性条件下,该燃料电池工作时负极的电极反应式为 。
(5)研究发现,CO2和H2在催化剂作用下可以按照不同的计量数之比进行反应。其原理如下:
① CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 < 0
② CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH2 > 0
向体积恒定的容器中通入一定量的CO2和H2发生反应,温度升高,则平衡时CH3OH的平衡浓度 (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“不发生改变”)。
【答案】(1)CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -890.3 kJ·mol−1
(2) +247.3 kJ·mol−1 增大 降低
(3)
(4) CD CH4 - 8e− + 2H2O = CO2 + 8H+
(5)逐渐减小
【详解】(1)甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,燃烧热的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O (l) △H =-890.3 kJ·mol-1。
(2)①CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O (l) △H = -890.3kJ·mol-l,② CO (g) +O2(g)=CO2(g) △H1 = -283 kJ·mol-l,③H2(g) +O2(g) = H2O(l) ΔH2 = -285.8 kJ·mol−1,盖斯定律计算①-②2-③2 = +247.3 kJ.mol-1,若在恒温恒容条件下,增大起始CO2的体积分数(增加CO2的用量),反应速率增大,二氧化碳的转化率降低。
(3)①CO2(g)+CH4(g)2H2(g)+2CO(g) K1,②CO(g)+2H₂(g)CH3OH (g) K2,盖斯定律计算①+②2得到CO2(g)+2H2(g)+CH4(g)2CH3OH (g),反应的平衡常数为。
(4)i. A.断裂6molN-H键的同时断裂2molO-H键,在逆反应速率相同,反应达到平衡状态,断裂3molN-H键的同时断裂2molO-H键,反应逆向进行,A错误;
B.NH3、CO2、H2O的物质的量恰好相等和起始量、变化量有关,不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量不再发生改变,反应达到平衡状态,C正确;
D.反应前后气体物质的量变化,当体系的压强不再发生改变时,反应达到平衡状态,D正确;
故选CD。
ii.将CH4纯化后制作成燃料电池,则在酸性条件下,该燃料电池工作时负极的电极反应式为:CH4 - 8e− + 2H2O = CO2 + 8H+。
(5)①CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH (g) + H₂O (g) △H1 <0,②CO2(g) + H2(g) = CO (g) + H2O (g) △H2 > 0,向体积恒定的容器中通入一定量的CO₂和H2发生反应,温度升高,反应①逆向进行,反应②正向进行,则平衡时CH3OH (g)的平衡浓度逐渐减小。
8.(24-25高二上·四川成都七中万达集团学校·期中)甲醛是一种重要的工业原料,广泛应用于化工、农药、纺织、医疗等领域。甲醛的制取有以下几种方法:
甲醇氧化法:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) H= -230kJ·mol-1
(1)已知CH3OH可以由CO和H2反应制备,制备过程中发生的反应有:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-41.2kJ/mol
则反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的 H= 。
(2)恒容下,2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) H= -230kJ·mol-1反应达到平衡后,要提高甲醇的转化率,可以采取的措施是(填字母代号) 。
a.适当提高温度 b.加入催化剂 c.增加O2的浓度 d.分离出H2O e. 适量增大压强
甲醇直接脱氢法 (Na2CO3作催化剂): 。现向体积为 1L密闭恒容反应容器中加入 2mol CH3OH及适量催化剂发生上述反应。不同温度下,CH3OH的转化率与时间的关系如图所示:
(3)下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.HCHO的体积分数保持不变 D.混合气体中 HCHO 与 H2的分压之比不变
(4)T1 T2 (填“>” “<” 或“=” );对于此反应T1下的平衡常数为K1,T2下的平衡常数为K2,则K1 K2 (填“>” “<” 或“=” );T2温度下,前20min HCHO的平均反应速率v(HCHO)= mol/(L·min)。
CO2加氢还原法:CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g),一定温度下,向体积为2L的恒容密闭反应容器中充入一定量的CO₂和H₂发生上述反应,反应器内的初始压强为1.44kPa,平衡时 HCHO(g) 的分压p(HCHO)与反应物起始投料比的关系如图所示:
(5)在此温度下,该反应的压强平衡常数KP= (保留1位小数)。
(6)当起始 时,反应达平衡后再向容器中加入 和 ,使两者分压均增大0.05kPa,则达到新平衡时 H2的平衡转化率 (填“增大” “减小” 或“不变” )。
【答案】(1)—246.lkJ/mol
(2)cd
(3)AC
(4) < < 0.08
(5)1.0
(6)不变
【详解】(1)由盖斯定律可知,反应①×2+反应②+反应③得到反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则反应H=(-90.7kJ/mol)×2+ (-23.5kJ/mol)+(-41.2kJ/mol)= -246.lkJ/mol,故答案为:-246.lkJ/mol;
(2)a.该反应为放热反应,适当提高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇的转化率减小,故错误;
b.加入催化剂,化学反应速率加快,但化学平衡不移动,甲醇的转化率不变,故错误;
c.增加氧气的浓度,反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,甲醇的转化率增大,故正确;
d.分离出水蒸气,生成物水蒸气的浓度减小,平衡向正反应方向移动,甲醇的转化率增大,故正确;
e.该反应是气体体积增大的反应,适量增大压强,平衡向逆反应方向移动,甲醇的转化率减小,故错误;
故选cd;
(3)A.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,该反应是气体体积增大的反应,反应中混合气体的平均摩尔质量增大,则混合气体的平均摩尔质量保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
B.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
C.甲醛的体积分数保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故正确;
D.由方程式可知,混合气体中甲醛与氢气的分压之比始终不变,则混合气体中甲醛与氢气的分压之比不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故错误;
故选AC;
(4)由图可知,T2先达到平衡,说明温度T2高于T1,T2条件下甲醇的转化率大于T1条件下,说明平衡向正反应方向移动,反应的平衡常数增大,则平衡常数K1小于K2;T2温度下,20min时甲醛的转化率为80%,则前20min甲醛的平均反应速率为=0.08 mol/(L·min),故答案为:<;<;0.08;
(5)由图可知,投料比为2时,甲醛的分压为0.24kPa,设初始氢气和二氧化碳的物质的量为2mol和1mol,平衡时甲醛的物质的量为amol,由题意可建立如下三段式:
由气体的物质的量之比等于压强之比可知,平衡时的压强为,由甲醛的分压为0.24kPa可得:×=0.24kPa,解得a=0.5,则平衡时总压为=1.2kPa,则该反应的压强平衡常数KP=≈1.0,故答案为:1.0;
(6)当起始 时,反应达平衡后再向容器中加入二氧化碳 和 水蒸气,使两者分压均增大0.05kPa,反应的浓度熵Qc=≈1.0=KP,则平衡不移动,氢气的平衡转化率不变,故答案为:不变。
试卷第1页,共3页
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