合成氨技術的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑,其研究來自正確的理論指導,合成氨反應的平衡常數(shù)K值和溫度的關系如下:
溫 度(℃) | 360 | 440 | 520 |
K值 | 0.036 | 0.010 | 0.0038 |
(1)①N2 + 3H22 NH3(2分) ② 隨溫度升高,反應的平衡常數(shù)K減小(2分)
③a、d(2分) (2)①<(2分)②吸熱(2分)
(3)①60 %(2分) 9/4或2.25(2分) ②c和d(2分)
解析試題分析:(1)①工業(yè)上利用氮氣和氫氣在一定條件下發(fā)生化合反應制備氨氣,所以工業(yè)合成氨的化學方程式為N2 + 3H22 NH3。
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度的逐漸升高,平衡常數(shù)逐漸減小。這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,因此正方應是放熱反應。
③合成氨是體積減小的放熱的可逆反應,則a、增大壓強,平衡向正反應方向移動,氫氣的轉化率增大,a正確;b、催化劑只能改變反應速率,而不能改變平衡狀態(tài),所以使用合適的催化劑不能改變氫氣的轉化率,b不正確;c、升高溫度,平衡向逆反應方向移動,氫氣的轉化率降低,c不正確;d、及時分離出產物中的NH3,降低生成物濃度,平衡向正反應方向移動,氫氣轉化率增大,d正確,答案選ad。
(2)①根據(jù)方程式可知正方應是體積增大的可逆反應,因此增大壓強平衡向逆反應方向移動,甲烷的平衡含量增大。根據(jù)圖像可知,在溫度相同時P2曲線對應的甲烷含量高,所以壓強關系是P1<P2。
②根據(jù)圖像可知,在壓強恒定時,隨之溫度的升高,甲烷的含量降低。這說明升高溫度平衡向正反應方向移動,即正方應是吸熱反應。
(3)① CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g)
起始濃度(mol/L) 0.2 0.2 0 0
轉化濃度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡濃度(mol/L) 0.08 0.08 0.12 0.12
所以根據(jù)化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知,該溫度下平衡常數(shù)K===。
平衡時CO的轉化率=×100%=60%。
②在一定條件下,當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時(但不為0),反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學平衡狀態(tài),據(jù)此可以判斷。A、該反應是體積不變的可逆反應,因此反應前后壓強始終是不變,所以容器內壓強不隨時間改變不能說明反應達到平衡狀態(tài),a不正確;b、密度是混合氣的質量和容器容積的比值,在反應過程中質量和容積始終是不變的,即密度始終是不變的,所以混合氣體的密度不隨時間改變不能說明反應達到平衡狀態(tài),b不正確;c、單位時間內生成a mol CO2的同時必然同時生成amol氫氣,又因為消耗a mol H2,這說明正逆反應速率相等,反應達到平衡狀態(tài),c正確;d、混合氣中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1: 16 : 6 : 6,此時Q===,所以反應達到平衡狀態(tài),d正確,答案選cd。
考點:考查外界條件對平衡狀態(tài)的影響、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)以及轉化率的有關計算
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性,是許多領域尤其是高技術產業(yè)的重要原料。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為:
①Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)+Q
②Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)
完成下列填空:
(1)在溫度不變的情況下,要提高反應①中Ni(CO)4的產率,可采取的措施有____________、____________ 。
(2)若反應②達到平衡后,保持其他條件不變,降低溫度,重新達到平衡時_______________ 。
a.平衡常數(shù)K增大 b.CO的濃度減小
c.Ni的質量減小 d.v逆[Ni(CO)4]增大
(3)簡述羰基法提純粗鎳的操作過程____________________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
在2L密閉容器內,800℃時反應:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)體系中,n(NO)隨時間的變化如表:
時間(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
t℃時,將3 mol A和1 mol B氣體通人體積為2L的密閉容器中(容積不變),發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g)xC(g),2min時反應達到平衡狀態(tài)(溫度不變),剩余了0.8 mol B,并測得C的濃度為0.4 mol/L,請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />(1)從開始反應至達到平衡狀態(tài),生成C的平均反應速率為 ;
(2)x= ;
(3)若向原平衡混合物的容器中再充人a mol C,在t℃時達到新的平衡,此時B的物質的量為n(B)= mol;
(4)如果上述反應在相同溫度和容器中進行,欲使反應達到平衡時C的物質的量分數(shù)與原平衡相等,起始加入的三種物質的物質的量n(A)、n(B)、n(C)之間應該滿足的關系式為 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
某溫度下,將2mol A和2.8 mol B充入體積為2 L的恒容密閉容器中,發(fā)生如下反應:
aA(g)+B(g)2C(g)+ D(s) ,5 min后達到平衡。平衡時A為1.6mol,放出的熱量為Q。在t0時刻,若從平衡體系中分離出四分之一的混合氣體,新平衡體系中c(A)為0.6mol/L。
(1) 5 min內用B表示該反應的化學反應速率為 。
(2)該溫度下,此可逆反應的逆反應的平衡常數(shù)為 。
(3)a的值為 。
(4)下列說法一定能說明上述反應已達到平衡狀態(tài)的是 。
①單位時間里每生成1molB的同時消耗了2mol的C ②D的物質的量不再變化
③混合氣體的密度不再變化 ④混合氣體的平均相對分子質量不再變化
⑤體系的壓強不再變化
(5)該溫度下,某同學設計了以下實驗,請在空格中填入熱量(含Q的表達式表示)
起始 n(A)/mol | 起始 n(B)/mol | 起始 n(C)/mol | 起始 n(D)/mol | 達到平衡時放出(或吸收)的熱量 |
0 | 1.6 | 8 | 足量 | |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
Ⅰ.在體積恒定的密閉容器中,充入2mol CO2和5mol H2,一定條件下發(fā)生反應: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示:
(1)從反應開始到第10min,H2的轉化率為 ,在 該條件下,反應的平衡常數(shù)K= ,如果在某一時刻保持溫度不變,只改變濃度,使c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=0.40mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L,則平衡 (選填序號)。
a.向正向移動 b.向逆向移動
c.不移動 d.無法確定平衡移動方向
(2)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 (選填序號)。
a.升高溫度 b.充入He(g),使體系壓強增大
c.將H2O(g)從體系中分離 d.再充入l mol CH3OH(g)
II.熔融碳酸鹽燃料電池(MCFS),發(fā)明于1889年,F(xiàn)有一個碳酸鹽燃料電池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質,操作溫度為650℃,在此溫度下以鎳為催化劑,以煤氣(CO、H2的體積比為1:1)直接作燃料,其工作原理如圖所示。請回答下列問題:
(1)A電極的電極反應方程式為 。
(2)常溫下,用石墨作電極,以此電源電解一定量的CuSO4 溶液。當兩極產生的氣體體積相同時停止通電,若電解后溶液的體積為2L,溶液的pH=1(不考慮水解產生的H+),則陽極產生的氣體的物質的量是 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應為:
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH =" a" kJ mol-1
(1)已知: ①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 =" +" 489.0 kJ mol-1
②C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 =" +" 172.5 kJ mol-1
則a = kJ mol-1。
(2)冶煉鐵反應的平衡常數(shù)表達式K = ,溫度升高后,K值 (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)在T℃時,該反應的平衡常數(shù)K=64,在2L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質,反應經(jīng)過一段時間后達到平衡。
| Fe2O3 | CO | Fe | CO2 |
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
乙/mol | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
一定溫度下2L的恒容容器甲中,加入2moL碳和2moLCO2發(fā)生如下反應: C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H>0
測得容器中CO2的物質的量隨時間t的變化關系如圖所示。
(1)該反應的ΔS 0(填“>”、“<”或“=”)。在 (填“較高”或“較低”) 溫度下有利于該反應自發(fā)進行。
(2)列式并計算上述溫度下此反應的平衡常數(shù)K 。(結果保留一位小數(shù))
(3)向上述平衡體系中再通入CO2,則CO2的轉化率 (填增大、減小、不變、無法確定)。
(4)相同溫度下,2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO2和4moLCO。開始反應時v(正) v(逆)(填>、 <、﹦)。
(5)相同溫度下,2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO2,達到平衡。請在圖中畫出乙容器中CO2的物質的量隨時間t變化關系的預期結果示意圖。(注明平衡時CO2的物質的量)
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