3、_______。
答案 0.001 0 mol·L-1·min-1 0
解析 根據(jù)圖像可知,相隔相同時間段,化學反應速率相等,取時間分別為20、40,即有k×0.08n=k×0.06n,解得n=0,0~20 min時,N2O表示的化學反應速率是(0.10-0.08)/20 mol·
L-1·min-1=0.001 0 mol·L-1·min-1,代入上述公式,得出k=0.001 0 mol·L-1·min-1。
3.碳酸鈉作固硫劑并用氫還原輝鉬礦的原理為MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。實驗測得平衡時
4、的有關(guān)變化曲線如圖所示。
圖1 溫度與平衡時氣體成分的關(guān)系
圖2 正、逆反應的平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關(guān)系
(1)圖1中A點對應的平衡常數(shù)Kp=________(已知A點壓強為0.1 MPa,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
(2)綜合上述分析得到:圖2中,其中表示逆反應的平衡常數(shù)(K逆)的曲線是________(填“A”或“B”),T1對應的平衡常數(shù)為________。
答案 (1)4×10-4 (2)B 1.0
解析 (1)圖1中A點氫氣和水蒸氣的體積分數(shù)相等,均是40%,所以CO的體積分數(shù)是20%,這說明氫氣、一氧化碳、水蒸氣的物質(zhì)的量之比
5、是2∶1∶2,所以對應的平衡常數(shù)Kp==4×10-4。
(2)升高溫度氫氣的體積分數(shù)減小,說明平衡向正反應方向進行,正反應是吸熱反應,所以升高溫度正反應的平衡常數(shù)增大,則逆反應的平衡常數(shù)減小,因此表示逆反應的平衡常數(shù)(K逆)的曲線是B;T1時正逆反應速率的平衡常數(shù)相等,因此對應的平衡常數(shù)為1.0。
4.某科研小組研究臭氧氧化—堿吸收法同時脫除SO2和NO工藝,氧化過程反應原理及反應熱、活化能數(shù)據(jù)如下:
反應Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)
ΔH1=-200.9 kJ·mol-1 Ea1=3.2 kJ·mol-1
反應Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)
6、+O2(g)
ΔH2=-241.6 kJ·mol-1 Ea2=58 kJ·mol-1
已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應:2O3(g)3O2(g)。請回答:
其他條件不變,每次向容積為2 L的反應器中充入含2.0 mol NO、2.0 mol SO2的模擬煙氣和4.0 mol O3,改變溫度,反應相同時間t后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示:
(1)由圖像可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠高于SO2,結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因:________________________________________________________________________
_______
7、_________________________________________________________________。
(2)下列說法正確的是________(填字母)。
A.Q點一定為平衡狀態(tài)點
B.溫度高于200 ℃后,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,最后幾乎為零
C.其他條件不變,若擴大反應器的容積可提高NO和SO2的轉(zhuǎn)化率
D.臭氧氧化過程不能有效地脫除SO2,但后續(xù)步驟堿吸收可以有效脫硫
(3)假設100 ℃時P、Q均為平衡點,此時反應時間為5 min,發(fā)生分解反應的臭氧占充入臭氧總量的10%,則體系中剩余O3的物質(zhì)的量是________mol;SO
8、2的平均反應速率為________________;反應Ⅰ在此時的平衡常數(shù)為________。
答案 (1)反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應
(2)BD
(3)1.4 0.06 mol·L-1·min-1 8
解析 (1)反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應,因此相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠高于SO2。
(2)A項,隨著反應的進行,反應物的轉(zhuǎn)化率逐漸增大,因此Q點不一定為平衡狀態(tài)點,可能是建立平衡過程中的一個點,錯誤;B項,根據(jù)圖像,溫度高于200 ℃后,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,最后幾乎為零,正確;C項,根據(jù)2O3(g)3O2(g)可知其他
9、條件不變,若擴大反應器的容積,壓強減小,平衡正向移動,使得臭氧的濃度減小,氧氣濃度增大,反應Ⅰ和反應Ⅱ的平衡逆向移動,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;D項,根據(jù)圖像,臭氧氧化過程中二氧化硫的轉(zhuǎn)化率較低,不能有效地脫除SO2,二氧化硫是酸性氧化物,能夠被堿吸收,正確。
(3)假設100 ℃時P、Q均為平衡點,此時反應時間為5 min,發(fā)生分解反應的臭氧占充入臭氧總量的10%,發(fā)生分解反應的臭氧為4.0 mol×10%=0.4 mol,根據(jù)反應Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為80%,反應的臭氧為2.0 mol×80%=1.6 mol;反應Ⅱ:SO2(g
10、)+O3(g)SO3(g)+O2(g),平衡時二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為30%,反應的臭氧為2.0 mol×30%=0.6 mol;最終剩余臭氧4.0 mol-0.4 mol-1.6 mol-0.6 mol=1.4 mol;5 min內(nèi)SO2的平均反應速率==0.06 mol·L-1·min-1;平衡時NO、O3、NO2、O2的物質(zhì)的量分別為0.4 mol、1.4 mol、1.6mol、2.8 mol,反應Ⅰ在此時的平衡常數(shù)==8。
5.在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)換器。NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分,這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH
11、=-746.5 kJ·mol-1
(1)一個興趣小組對某汽車冷啟動時的尾氣催化處理過程中CO、NO百分含量隨時間變化如圖1所示,前0~10 s階段,CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是_________________
________________________________________________________________________。
同時該小組在固定容積為2 L的密閉容器中通入NO和CO各2 mol進行反應,n(CO2)隨溫度(T)、壓強(p)和時間(t)的變化曲線如圖2所示,圖中的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應反應從開始到平衡時用CO2表示的平均反應速率分別為v(Ⅰ
12、)、v(Ⅱ)、v(Ⅲ),則三者大小關(guān)系為____________。
圖1
圖2
(2)活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在1 L恒容密閉容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固體活性炭,生成A、B兩種氣體,在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強如下表:
活性炭/mol
NO/mol
A/mol
B/mol
p/MPa
200 ℃
2.000
0.040 0
0.030 0
0.030 0
3.93
X
2.005
0.050 0
0.025 0
0.025 0
4.56
根據(jù)上表數(shù)據(jù),寫出容器中發(fā)
13、生反應的化學方程式______________________________
________________________________________________________________________,
并判斷X________200 ℃(填“>”“<“或“=”),計算反應體系在200 ℃時的平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×體積分數(shù))。
答案 (1)尚未達到催化劑工作溫度(或尚未達到反應的溫度) v(Ⅰ)>v(Ⅲ)>v(Ⅱ)
(2)C+2NON2+CO2?。尽?.562 5
解析 (1)從圖1看出CO、NO百分含量沒
14、明顯變化的原因是尚未達到催化劑工作溫度(或尚未達到反應的溫度)。根據(jù)圖像可以知道反應速率是v(Ⅰ)>v(Ⅲ)>v(Ⅱ)。
(2)由題設信息及表中數(shù)據(jù)可知C、NO、A、B反應的化學計量比為0.03∶0.06∶0.03∶0.03=1∶2∶1∶1,且C被氧化,結(jié)合原子守恒可推出生成物為N2和CO2,則反應方程式為C+2NON2+CO2;反應前后氣體的物質(zhì)的量不變,溫度升高壓強增大;Kp===0.562 5。
6.將一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密閉容器中發(fā)生反應:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+248 kJ·mol-1
(1)其他條件相同,在
15、不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ)作用下,反應經(jīng)過相同時間時,體系中CO含量隨反應溫度的變化如圖1所示。
①在a點與c點對應的反應條件下,反應繼續(xù)進行一段時間后達到平衡,平衡常數(shù)K(a點)________K(c點 )(填“>”“<”或“=”)。
②b點CO含量低于c點的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)為了探究反應:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的反應速率
16、與濃度的關(guān)系,起始時向恒容密閉容器中通入CO2與CH4,使其物質(zhì)的量濃度均為1.0 mol·L-1,平衡時,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出兩條反應速率與濃度關(guān)系曲線(如圖2):v正~c(CH4)和v逆~c(CO)。則與曲線v正~c(CH4)相對應的是圖中曲線________(填“甲”或“乙”);該反應達到平衡后,某一時刻降低溫度,反應重新達到平衡,則此時曲線甲對應的平衡點可能為________(填字母)。
答案 (1)①= ②c點溫度高于b點,反應速率快,相同時間內(nèi)生成的CO多
(2)乙 E
解析 (1)因為CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+248 kJ·mol-
17、1。①平衡常數(shù)只受溫度影響,與其他因素無關(guān),而a點與c點對應的反應溫度相同,只是選用的催化劑不同,催化劑只改變反應速率,不影響平衡移動,所以當反應達到平衡,K(a 點)=K(c點 )。②因為c點溫度高于b點,反應速率快,相同時間內(nèi)生成的CO多,所以b點CO含量低于c點。
(2) CO2(g) + CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始量(mol·L-1) 1.0 1.0 0 0
隨著反應進行,CO2(g)和CH4(g)的濃度都減小,所以乙圖是v正~c(CH4)相對應的曲線。因為CO2(g)+CH4(g)
18、2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+248 kJ·mol-1,反應達到平衡后,某一時刻降低溫度,平衡向逆反應方向移動,CO(g)和 H2(g)減小,CO2(g)和CH4(g)增大,可能達到E點。
7.已知:A.2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)
ΔH=-123 kJ·mol-1
B.NH2COONH4(l)(NH2)2CO(g)+H2O(g)
ΔH=+50 kJ·mol-1
(1)在工業(yè)生產(chǎn)中,尿素是由以上A、B兩步合成的,則工業(yè)上由氨氣與二氧化碳合成尿素的熱化學反應方程式為
________________________________________
19、________________________________。
(2)尿素合成過程中通過控制溫度、NH3和CO2的物質(zhì)的量比(氨碳比a)等因素來提高CO2的轉(zhuǎn)化率。如圖是在其他因素一定,不同氨碳比條件下CO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系圖。由圖可知當溫度一定時,a值越大,CO2轉(zhuǎn)化率越大,其原因是__________________________
________________________________________________________________________;
當a一定時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,其原因為__________________
20、______________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2NH3(g)+CO2(g)(NH2)2CO(g)+H2O(g)
ΔH=-73 kJ·mol-1
(2)a值越大,NH3占反應物比例高,平衡向正向移動提高了CO2轉(zhuǎn)化率 前半段B反應為主導因素,溫度升高,促進B反應向正向移動,后半段A反應為主導因素,A反應向逆向移動
8.向體積為2 L的恒容密閉容器中充入1
21、mol SO2、4 mol CO和催化劑,發(fā)生反應SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g)
ΔH,測得溫度對SO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑效率的影響如圖所示:
(1)該反應的ΔH________0(填“>”或“<”,下同 );圖 中M、N兩點的平衡常數(shù):KM________KN。
(2)M點時的化學平衡常數(shù)K=________。
答案 (1)< >
(2)0.11(或)
解析 (1)根據(jù)題圖可知,升高溫度二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低,則升高溫度平衡逆向移動,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,故ΔH<0;該反應為放熱反應,升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,故圖中M、N兩點的平衡常數(shù):KM>KN。
(2)M點時二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則:
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g)
開始時的濃度(mol·L-1) 0.5 2 0 0
改變的濃度(mol·L-1) 0.25 0.5 0.5 0.25
平衡時的濃度(mol·L-1) 0.25 1.5 0.5 0.25
化學平衡常數(shù)K==(或0.11)。