在容積為10L的密閉容器中,進行如下反應:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),最初加入1.0molA和...
問題詳情:
在容積為10 L的密閉容器中,進行如下反應:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),最初加入1.0 mol A和2.2 mol B,在不同溫度下,D的物質的量n(D)和時間t的關係如圖1。
試回答下列問題:
(1)800 ℃時,0~5 min內,以B表示的平均反應速率為________。
(2)能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是________(填字母)。
A.容器中壓強不變 B.混合氣體中c(A)不變
C.2v正(B)=v逆(D) D.c(A)=c(C)
(3)若最初加入1.0 mol A和2.2 mol B,利用圖中資料計算800 ℃時的平衡常數K=________,該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(4)700 ℃時,某時刻測得另一同體積密閉容器中各物質的量如下:n(A)=1.1 mol,n(B)=2.6 mol,n(C)=0.9 mol,n(D)=0.9 mol,則此時該反應________(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“處於平衡狀態”)進行。
(5)在催化劑作用下,CO可用於合成*醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
若在恆溫恆壓的條件下,向密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2,合成*醇,平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關係如圖2所示:
①該反應的正反應屬於________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
②在0.1 MPa、100 ℃的條件下,該反應達到平衡時容器內氣體的物質的量為________ mol。
若在恆溫恆容的條件下,向密閉容器中充入4 mol CO、8 mol H2,與上一平衡狀態相比,達到平衡時CO轉化率________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),平衡常數K________。
【回答】
* (1)0.024 mol/(L·min)
(2)AB
(3)9 吸熱
(4)向正反應方向
(5)①放熱 ②8 減小 不變
解析 (1)800 ℃時,0~5 min內生成D為0.6 mol,則v(D)==0.012 mol/(L·min),速率之比等於化學計量數之比,則v(B)=2v(D)=0.024 mol/(L·min)。
(2)該反應是一個反應後氣體體積減小的可逆反應,隨反應進行,容器內壓強減小,當反應到達平衡狀態
時,容器中壓強不變,所以能作為判斷化學平衡的依據,A正確;反應到達平衡狀態時,混合氣體中c(A)不變,說明到達平衡,B正確;v正(B)=2v逆(D)時反應處於平衡狀態,2v正(B)=v逆(D)時逆反應速率較快,反應逆向進行,C錯誤;當c(A)=c(C)時,該反應不一定達到平衡狀態,D錯誤。
(3)800 ℃平衡時生成D為0.6 mol,則:
A(g)+2B(g)C(g)+D(g)
起始量(mol):1.0 2.2 0 0
轉化量(mol):0.6 1.2 0.6 0.6
平衡量(mol):0.4 1.0 0.6 0.6
由於容器體積為10 L,故平衡常數K===9,由圖可知,升高溫度D的物質的量增大,說明升高溫度平衡正向移動,故正反應為吸熱反應。
(4)700 ℃平衡時生成的D為0.45 mol, 則
A(g)+2B(g)C(g)+D(g)
0.1 0.22 0 0
0.045 0.09 0.045 0.045
0.055 0.13 0.045 0.045
故700 ℃時平衡常數K==2.18, Qc==1.09<K,故反應向正反應方向進行。
(5)①由圖可知,壓強一定時,隨溫度升高CO的轉化率減小,說明升高溫度平衡逆向移動,故正反應為放熱反應。
②在0.1 MPa、100 ℃的條件下,平衡時CO轉化率為0.5,轉化的CO為4 mol×0.5=2 mol,則:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 物質的量減小
1 2 1 2
2 mol 4 mol
故平衡時混合氣體物質的量為4 mol+8 mol-4 mol=8 mol。正反應為氣體物質的量減小的反應,若在恆溫恆容的條件下,平衡時壓強比原平衡小,等效為在原平衡的基礎上減小壓強,平衡逆向移動,CO的轉化率減小;平衡常數只受溫度影響,溫度不變,平衡常數不變。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題
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