1、专题十六化学反应速率和化学平衡考点1化学反应速率1.2020吉林长春第一次质量监测对于反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),下列表示中反应速率最快的是()A.v(A)=0.8 molL-1s-1B.v(B)=0.4 molL-1s-1C.v(C)=0.6 molL-1s-1D.v(D)=1.8 molL-1min-12.2020贵州贵阳摸底考试已知:X(g)+2Y(g)3Z(g)H=-a kJmol-1(a0)。下列说法错误的是()A.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可能达到a kJB.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小C.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变
2、化D.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol3.2020湖北武汉部分学校质量监测利用 CH4可消除NO2的污染,反应原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),在10 L密闭容器中分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2,测得不同温度下n(CH4)随时间变化的有关实验数据如表所示:组别n(CH4)/mol温度/K时间/min010204050T10.500.350.250.100.10T20.500.300.18M0.15下列说法正确的是()A.组别中020 min内, NO2降解速率为0.012 5
3、 molL-1min-1B.由实验数据可知温度T1 K0)。下列说法正确的是()A.密闭容器的体积保持不变,说明反应已达到平衡B.密闭容器中X的体积分数不变,说明反应已达到平衡C.反应达到平衡时,X和Y的转化率相等D.反应达到平衡时,放出的热量不可能为m kJ8.新角度2019北京海淀区期中考试将5 mL 0.005 molL-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 molL-1 KSCN溶液混合,达到平衡后溶液呈红色。再将混合液均分成5份,分别进行如下实验:实验:滴加4滴蒸馏水,振荡实验:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡实验:滴加4滴1 molL-1 KCl溶液,振荡实验:滴加4滴1 mo
4、lL-1 KSCN溶液,振荡实验:滴加4滴6 molL-1 NaOH溶液,振荡下列说法错误的是()A.对比实验和,证明增加反应物浓度,平衡正向移动B.对比实验和,证明增加生成物浓度,平衡逆向移动C.对比实验和,证明增加反应物浓度,平衡正向移动D.对比实验和,证明减少反应物浓度,平衡逆向移动考点3化学平衡常数与转化率9.2020江苏启东期中考试双选一定温度下,在3个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。下列说法正确的是()容器编号物质的起始浓度/(molL-1)物质的平衡浓度/(molL-1)c(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)c(Cl2)0.4
5、000.21.050.051.950.800A.达平衡时,容器中c(Cl2)c(PCl5)比容器中的大B.达平衡时,容器与容器中的总压强之比为631C.达平衡时,容器中Cl2体积分数大于13D.达平衡时,容器中0.4 molL-1c(PCl5)0D.比较实验a、c可得出升高温度反应速率加快11.2020湖北武汉部分学校质量监测节选,8分碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:(1)反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)H1平衡常数为K1反应:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)H2平衡常数为K2不同温度下,K1、K2的值如下表:T/KK1K29731.472.
6、381 1732.151.67现有反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)H3,结合上表数据,反应是(填“放热”或“吸热”)反应,为提高 CO2的转化率可采取的措施有(写出任意两条)。(2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)H0。设m为起始时的投料比,即m=n(H2)/n(CO2)。图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为。 图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为。图3表示在总压为5 MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质的化学名称为,T4 K时,该反应的平衡常
7、数Kp的计算式为。一、选择题1.双选已知:8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(l)HEa(B)Ea(A)D.升高温度可使容器内气体颜色变浅2.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4 +10CO2+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):编号0.01 molL-1酸性KMnO4溶液体积/mL0.1 molL-1H2C2O4溶液体积/mL水的体积/mL反应温度/反应时间/min2 2 0202.1V12 1 205.5V22 0500.5下列说
8、法不正确的是()A.V1=1,V2=2B.设计实验、的目的是探究温度对反应速率的影响C.实验计时是从溶液混合开始,溶液呈紫红色时结束D.实验中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01 molL-1min-1二、非选择题(共29分)3.2020河北唐山摸底考试,14分减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.6 kJmol-1反应:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)H2=+23.4 kJmol-1反应:2CO2(g)+6H2(g)CH
9、3OCH3(g)+3H2O(g)H3(1)H3=kJmol-1。(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应。下列描述能说明反应达到平衡状态的是(填序号)。A.反应体系总压强保持不变B.容器内混合气体的密度保持不变C.水分子中断裂2NA个HO键,同时氢气分子中断裂3NA个HH键D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变(3)反应在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻时测得各组分浓度如下:物质CH3OCH3(g)H2O(g)CH3OH(g)浓度/(molL-1)1.81.80.4此时v正v逆
10、(填“”“”“”“”“”“T1,B正确;温度为T1 K,40 min时,反应已达到平衡状态,又温度T2 KT1 K,故T2 K、40 min时反应也已达到平衡状态,故M=0.15,C错误;T2 K时,达到平衡,甲烷剩余量增多,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,所以该反应的H0,则H-TS0恒成立,该反应在任何温度下都能自发进行,D错误。4.BC从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率为0.4mol2.0L3min0.067 molL-1min-1,A项正确;由曲线变化可知,D是反应物,A、B是生成物,同一反应、同一时间段内,各物质的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比,03 m
11、in内,n(D)=0.4 mol,n(A)=0.4 mol,n(B)=0.2 mol,则反应的方程式为2D(s)2A(g)+B(g),因D为固体,故化学平衡常数K=c2(A)c(B),B项错误;温度升高,D的物质的量减少,A、B的物质的量增大,平衡正向移动,而温度升高,平衡向吸热反应方向移动,故该反应的正反应为吸热反应,温度升高,B的反应速率加快,平衡常数增大,C项错误;可逆反应中,增加固体反应物的量,气体物质的浓度不变,平衡不移动,A的物质的量变化情况符合b曲线,D项正确。5.(1)-122.7 kJmol-1(2分)D(2分)(2)5.1310-5 molL-1min-1(2分)75%(2
12、分)增大压强、升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度(任意写出两条)(2分)(3)0.8(2分)【解析】(1)将已知反应依次编号为、,根据盖斯定律,由2+-2可得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-122.7kJmol-1。该反应的正反应为气体分子数减小的放热反应,故增大压强、降低温度可提高CO2的平衡转化率。(2)设06.5min内反应的CH3OCH3为xmol,根据“三段式”法进行计算:CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g)起始量/mol1000变化量/molxxxx6.5min/mol1-xxxx恒温恒容条件下,气体的物质的量之比等于压强
13、之比,即1+2x1=55.050.0,解得x=0.05,故06.5min内v(CH3OCH3)=0.05mol150L6.5min=5.1310-5molL-1min-1;由表可知平衡时气体总压强为125.0kPa,设平衡时反应的CH3OCH3为ymol,根据“三段式”法进行计算:CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g)起始量/mol1000变化量/molyyyy平衡量/mol1-yyyy则1+2y1=125.050.0,解得y=0.75,故二甲醚的平衡转化率为0.751100%=75%。要缩短反应达到平衡的时间可采取的措施有增大压强、升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度等。(
14、3)当反应达到平衡状态时v正=v逆,则k正k逆=p(CH3CHO)p(CO)p(CH4)=Kp=4.510-5,T2K、1.0104kPa时,设起始时n(CH4)=n(CO)=1mol,则CO的转化率为20%时,列出三段式:CH4(g)+CO(g)CH3CHO(g)起始量/mol110变化量/mol0.20.20.2最终量/mol0.80.80.2所以p(CH4)=p(CO)=0.81.81.0104kPa,p(CH3CHO)=0.21.81.0104kPa,则v正v逆=k正p(CO)p(CH4)k逆p(CH3CHO)=4.510-5(0.81.81.0104)20.21.81.0104=0.
15、8。6.D根据题目信息可知N2O4发生反应:N2O4(g)2NO2(g),压缩容器,混合气体浓度增大,颜色加深,A项正确;设达平衡时消耗N2O4的物质的量为x mol,根据“三段式”法有N2O4(g)2NO2(g)起始/mol0.10转化/molx2x平衡/mol0.1-x2x根据题中信息得(0.1-x)+2x0.1=1.6,解得x=0.06,故平衡时N2O4为0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol,B项正确;用N2O4浓度变化表示的平均反应速率v(N2O4)=0.06mol1L60s=0.001 molL-1s-1,C项正确;平衡后再充入N2O4,平衡虽然正向移动,但N2O4的转
16、化率降低,D项错误。7.A该反应为气体分子数发生变化的反应,一定温度和压强下,当容器体积不变时,说明反应已达平衡,A项正确;设X和Y起始的物质的量均为a mol,反应进行到某时刻,X转化x mol,则Y转化3x mol,此时X为(a-x) mol,Y为(a-3x) mol,Z为2x mol,X的体积分数为a-x2a-2x=12,该值始终不变,所以X的体积分数不变时不能表明反应已达平衡,B项错误;相同条件下,X和Y的转化量不相等,又二者起始投入量相等,则平衡时X和Y的转化率肯定不相等,C项错误;因X和Y起始投入量未知,故平衡时反应放出的热量可能为m kJ,D项错误。8.B该可逆反应为Fe3+3S
17、CN-Fe(SCN)3,Fe3+、SCN-的浓度对平衡有影响,而Cl-、K+的浓度对平衡无影响。实验为对照实验,对比实验和,相当于在的基础上增大Fe3+的浓度,平衡正向移动,A项正确;对比实验和,滴加蒸馏水和滴加KCl溶液效果等同,平衡不发生移动,B项错误;对比实验和,相当于在的基础上增大SCN-的浓度,平衡正向移动,C项正确;Fe3+能和OH-反应,对比实验和,相当于在的基础上减小Fe3+的浓度,平衡逆向移动,D项正确。9.BD容器PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始浓度/(molL-1)0.400转化浓度/(molL-1) 0.2 0.20.2平衡浓度/(molL-1) 0.2
18、0.20.2平衡时c(Cl2)c(PCl5)=1,K=c(Cl2)c(PCl3)c(PCl5)=0.20.20.2=0.2,容器,开始时c(Cl2)c(PCl5)1.86,此时Qc=1.950.051.050.091.861,则达平衡时,容器中c(Cl2)c(PCl5)比容器中的小,A项错误。达平衡时,假设容器与容器中的总压强之比为 631,压强之比等于浓度之比,容器中总浓度为0.2 molL-13=0.6 molL-1,说明容器中总浓度为3.1 molL-1,根据A项分析得出容器反应向正反应方向移动,设PCl5(g)转化的浓度为x molL-1,则有容器PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(
19、g)起始浓度/(molL-1)1.050.051.95转化浓度/(molL-1)xxx平衡浓度/(molL-1)1.05-x0.05+x1.95+x容器中总浓度为3.1 molL-1,则3.1=1.05-x+0.05+x+1.95+x,解得x=0.05;则平衡时c(PCl5)=1 molL-1,c(PCl3)=0.1 molL-1,c(Cl2)=2 molL-1,此时Qc=20.11=0.2=K,说明此时反应达到化学平衡状态,假设成立, B项正确。容器达平衡时,Cl2的体积分数为0.20.23=13。容器容积为2 L、起始c(PCl5)为0.8 molL-1与容器容积为1 L、起始c(PCl5
20、)为0.4 molL-1是等效平衡;容器容积是1 L,相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,Cl2的量减小,所以达平衡时,容器中Cl2的体积分数小于13,C项错误。容器容积为2 L、起始c(PCl5)为0.8 molL-1与容器容积为1 L、起始c(PCl5)为0.4 molL-1是等效平衡,若此时反应达到平衡,c(PCl5)=0.4 molL-1,但容器容积为1 L,相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,c(PCl5)增大,所以c(PCl5)0.4 molL-1,又因反应开始,消耗PCl5,所以c(PCl5)0.8 molL-1,则达平衡时,容器中0.4 molL-1c(PCl5)0.8 m
21、olL-1,D项正确。10.C实验c条件下,设达到平衡时X2转化的物质的量为x mol,根据“三段式”法进行计算:AX3(g)+X2(g)AX5(g)起始/mol0.200.200转化/molxxx平衡/mol0.20-x0.20-xx则0.20-x+0.20-x+x0.20+0.20=140175,解得x=0.08,v(AX3)=0.08mol10L40min=210-4 molL-1min-1,A项不符合题意;实验a条件下,设平衡时转化的X2的物质的量为y mol,运用“三段式”法进行计算:AX3(g)+X2(g)AX5(g)起始/mol0.200.200转化/molyyy平衡/mol0.
22、20-y0.20-yy则0.20-y+0.20-y+y0.20+0.20=120160,解得y=0.10,则平衡时c(AX3)=c(X2)=c(AX5)=0.01 molL-1,故用浓度表示的平衡常数K=0.010.010.01=100,B项不符合题意;实验c相对于实验a,容器容积和起始投料量均相同,但起始总压强增大,因此实验c的温度高于实验a,由于实验a达到平衡时AX3(g)转化0.10 mol,实验c达到平衡时AX3(g)转化0.08 mol,因此升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应的逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,HT2T1(1分)m1m2m3(1分)乙醇(1分)0.1255(0.
23、3755)3(0.1255)2(0.3755)6(2分)【解析】(1)K1=c(CO)c(CO2),K2=c(H2)c(H2O),则K3=c(CO)c(H2O)c(H2)c(CO2)=K1K2,所以973K时,K3=K1K20.62,1173K时,K3=K1K21.29,升高温度,平衡常数增大,所以正反应为吸热反应,为提高CO2的转化率可采用的措施有升高温度、增大氢气浓度、吸收CO、液化水蒸气。(2)正反应放热,则温度越高,二氧化碳的平衡转化率越小,所以温度从高到低的顺序为T3T2T1。增大n(H2),平衡正向移动,二氧化碳的平衡转化率增大,所以m1m2m3。升高温度,平衡逆向移动,二氧化碳和
24、氢气的百分含量增大,乙醇、水蒸气的百分含量减少,按化学计量数之比进行投料,则平衡时乙醇的百分含量是水蒸气的13,CO2的百分含量是H2的13,所以曲线d代表乙醇,曲线a代表H2。体系中各组分的分压=该物质的物质的量分数体系总压强,由题图3中T4K对应数据可得Kp=0.1255(0.3755)3(0.1255)2(0.3755)6。1.AD选项A,在催化剂A的作用下,04 min内v(NH3) =3.5mol2L4min87=0.5 mol(Lmin)-1,错误;选项B,若在恒容绝热的密闭容器中反应,当容器内温度不变时,说明反应已经达到平衡,正确;选项C,相同时间内生成的N2越多,反应速率越快,
25、说明反应的活化能越低,结合题图可知,不同催化剂作用下该反应的活化能由大到小的顺序是Ea(C)Ea(B)Ea(A),正确;选项D,升高温度可使平衡左移,使得二氧化氮浓度增大,容器内气体颜色加深,错误。2.C A项,实验和实验反应温度相同,实验中加入了1 mL水,根据控制变量的原则,溶液总体积应保持不变,因而V1=1,类比分析可得V2=2,正确;B项,实验、的温度不同,其他条件相同,因而可知设计实验、的目的是探究温度对反应速率的影响,正确;C项,酸性KMnO4溶液呈紫红色,由表中数据可知,草酸溶液过量,KMnO4可反应完全,因而可以用颜色变化来判断反应终点,即实验计时是从溶液混合开始,溶液紫红色刚
26、好褪去时结束,错误;D项,根据实验中有关数据可知,c(KMnO4)=0.01 molL-12mL4mL=0.005 molL-1,v(KMnO4)=c(KMnO4)t=0.01 molL-1min-1,正确。【素养落地】本题根据表格数据分析化学反应过程和影响化学反应速率的因素,培养考生变化观念与平衡思想的核心素养。3.(1)-122.6(2分)(2)AC(2分)(3)(2分)20(2分)(4)0.18 molL-1min-1(1分)KA=KCKB(1分)(5)反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,使CO2转化为CH3OH的产率降低(2分)BD(2分)【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应=2反
27、应-反应,所以H3=2H1-H2=-49.6kJmol-12-23.4kJmol-1=-122.6kJmol-1。(2)反应为气体分子数减小的反应,随着反应的进行,反应体系内的总压强逐渐减小,当反应体系内总压强保持不变时,反应达到化学平衡状态,A项正确;由于容器内气体的总质量不变,容器的体积不变,故混合气体的密度始终保持不变,B项错误;水分子中断裂2NA个HO键(表示逆反应速率),同时氢气分子中断裂3NA个HH键(表示正反应速率),表明v(正)=v(逆),能说明反应达到化学平衡状态,C项正确;该反应生成的CH3OH(g)和H2O(g)的量始终保持等比例,所以其浓度之比保持不变不能说明反应达到化
28、学平衡状态,D项错误。(3)Qc=c2(CH3OH)c(CH3OCH3)c(H2O)=0.421.81.80.05v逆。设反应达到平衡状态时,CH3OCH3又转化xmolL-1,根据“三段式”法进行计算:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)某时刻的浓度/(molL-1)1.81.80.4转化浓度/(molL-1)xx2x平衡浓度/(molL-1)1.8-x1.8-x0.4+2x则(0.4+2x)2(1.8-x)(1.8-x)=0.25,解得x=0.2,所以平衡时CH3OH的体积分数为0.81.6+1.6+0.8100%=20%。(4)由题目信息可知H2与CO2的投料比为2,根据
29、题图1可知,反应达到平衡状态时CO2(g)的平衡转化率为60%,所以v(CH3OCH3)=12v(CO2)=126mol60%2L5min=0.18molL-1min-1;由于反应为放热反应,故在投料比相同时,温度越高,CO2(g)的平衡转化率越小,所以T1KB。(5)反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,使CO2转化为CH3OH的产率降低。工业生产甲醇要使产率最高且甲醇的选择性也要高,根据题图2可知,应选择230和催化剂CZ(Zr-1)T。4.(除标明外,每空2分)(1)2a+c-b(2)(1分)(3)2MnO4-+6H+5H2C2O42Mn2+10CO2+8H2O反应物浓度越大,反应速率
30、越快如图所示t2时c(Mn2+)增大,催化剂成为反应速率的主要影响因素,反应速率突然加快;末尾阶段,反应物浓度减小为反应速率的主要影响因素,反应速率减慢【解析】(1)根据该反应的化学方程式及各物质的分子结构,1mol反应物中含有2molOH键、2molCO键、2molCO键,1molCC键,对应的生成物中含有2molOH键(H2O)、1molCO键(CO)、2molCO键(CO2),反应过程中相当于断裂1molCC键、2molCO键,形成1molCO键,可知H=(c+2a-b)kJmol-1。(2)根据提供的数据,温度为T2时,反应先达到平衡,因此T2温度下反应速率快,故T10.36mol。(
31、3)酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液反应,草酸被氧化为CO2,高锰酸钾被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,配平反应的离子方程式为5H2C2O4+6H+2MnO4-10CO2+2Mn2+8H2O。3组实验中,只有草酸的浓度不同,从实验1到实验3,草酸浓度减小,褪色时间变长,说明反应速率减慢,可以得到的结论为增大反应物浓度,反应速率加快。1.D根据反应2A(g)2B(g)+C(g)和题目已知数据可知15 min时c(B)=1.6 molL-1、c(A)=0.8 molL-1,当c(B)c(A)保持不变时,反应达到平衡,即15 min时反应达到平衡,则该温度下此反应的平衡常数K=c2(
32、B)c(C)c2(A)=1.620.80.82=3.2,A项正确;A的初始物质的量为(1.6+0.8) molL-12 L=4.8 mol,B项正确;15 min时,反应达到平衡,A的转化率为1.6molL-12.4molL-1100%66.7%,C项正确;2 mol A参加反应吸收的热量为a kJ,反应达到平衡时,参加反应的A为1.6 molL-12 L=3.2 mol,则吸收的热量为3.22a kJ=1.6a kJ,D项错误。2.D选项A,由题图可知,温度低于400 时,肼和氧气发生的主要反应为N2H4+O2N2+2H2O,正确;选项B,由题图及上述分析可知,温度低于400 时,肼和氧气反
33、应的生成物有氮气、NO和水,正确;选项C,由题图可知,当温度高于900 后,N2的产率与 NO 的产率都降低了,由于反应速率随温度的升高而增大,所以反应速率加快了,正确;选项D,温度高于900 时,NO和N2产率降低的原因可能是平衡逆向移动,也可能是发生了其他副反应,不正确。3.(除注明外,每空2分)(1)-955.0 kJmol-1(2)k1正k2正k1逆k2逆【解析】(1)运用盖斯定律计算,(+4)12得到1molCH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的反应热为-955.0kJmol-1。(2)平衡状态下正逆反应速率相同,k1正c2(NO)=k1逆c(N2
34、O2),k2正c(N2O2)c(O2)=k2逆c2(NO2),一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,该反应的平衡常数的表达式K=c2(NO2)c2(NO)c(O2)=k1正k2正k1逆k2逆;反应的反应速率慢,说明反应的活化能大,则E1E2。(3)反应达到平衡状态,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中各物质的平衡浓度为c(CO2)=c(N2)=0.030molL-1,c(NO)=0.040molL-1,反应的平衡常数K=c(CO2)c(N2)c2(NO)=0.0300.0300.04020.56或平衡时,c(N2)=0.034molL-1,c(CO2)
35、=0.017molL-1,c(NO)=0.032molL-1,反应的平衡常数K=c(CO2)c(N2)c2(NO)=0.0340.0170.03220.56。30min时,改变某一条件,反应重新达到平衡时,c(N2)=0.034molL-1,c(CO2)=0.017molL-1,c(NO)=0.032molL-1,则平衡常数K=c(CO2)c(N2)c2(NO)=0.0340.0170.03220.56,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度,依据数据分析,氮气浓度增大,二氧化碳和一氧化氮浓度减小,反应前后气体分子数不变,所以改变的条件是减小二氧化碳浓度,平衡正向移动。在51min时,保持温度
36、和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,Qc=c(CO2)c(N2)c2(NO)=0.0170.0680.06420.28v逆。4.(1)-90.64(1分)大于(1分)及时将产物中的CH3OH移出或除去生成的水,或增大起始时的n(H2)n(CO2)(1分)1.33(2分)(2)作催化剂(1分)CO2+8H+8e-CH4+2H2O(1分)(3)吸收热量(1分)CO+OH+H+3H2(g)CO+3H2(g)+H2O(g)或OH+HH2O(g)(1分)小于(1分)0(2分)【解析】(1)将已知反应依次编号为a、b、c,根据盖斯定律知,c=b-a,故H3=H2-H1=(-49
37、.47-41.17)kJmol-1=-90.64kJmol-1。结合题图1可知,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的正反应是气体分子数减小的放热反应,降低温度、增大压强均可提高CO2的平衡转化率,故p1p22MPa,另外增大n(H2)n(CO2)、及时分离出生成物中的CH3OH或H2O也有利于提高CO2的平衡转化率。设起始时CO2、H2的物质的量分别为xmol、3xmol,则平衡时CO2转化的物质的量为0.2xmol,根据“三段式”法进行计算:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/molx3x00转化量/mol0.2x0.6x0.2x0.2x平衡
38、量/mol0.8x2.4x0.2x0.2xa点H2的平衡分压p(H2)=n(H2)n总p3=2.4x3.6x2MPa1.33MPa。(2)分析该装置可知,阳极上有机废水被氧化为CO2,阴极上CO2被还原为CH4,在电解过程中微生物作催化剂。阴极上CO2得到电子并结合H+生成CH4和H2O,电极反应式为CO2+8H+8e-CH4+2H2O。(3)由题图3可知,物质吸附在催化剂表面形成过渡态的过程会吸收热量,其中活化能最小的反应的化学方程式为CO+OH+H+3H2(g)CO+3H2(g)+H2O(g),也可写作OH+HH2O(g)。a点QpKp,平衡向逆反应方向移动,故v(正)v(逆);Kp()=p(CH4)p2(H2O)p(CO2)p4(H2),Kp()=p(CH4)p(H2O)p(CO)p3(H2),900时,Kp()=Kp(),即p(CH4)p2(H2O)p(CO2)p4(H2)=p(CH4)p(H2O)p(CO)p3(H2),化简得p(CO2)p(H2)p(CO)p(H2O)=1,即反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的Kp=1,则lgKp=0。
