第七章大题冲关滚动练之七速率平衡图表类综合题

大题冲关滚动练之七——速率、平衡图表类综合题1．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH0,1100℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。(1)该反应的平衡常数表达式K＝__________。(2)下列措施中能使平衡时K增大的是________(填序号)。A．升高温度B．增大压强C．充入一定量COD．降低温度(3)8分钟内，CO的平均反应速率v(CO)＝________mol·L－1·min－1。(4)1100℃时，2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：容器甲乙反应物投入量3molFe、2molCO24molFeO、3molCOCO的浓度(mol·L－1)c1c2CO2的体积分数φ1φ2体系压强(Pa)p1p2气态反应物的转化率α1α2①下列说法正确的是________。A．2c1＝3c2B．φ1＝φ2C．p1p2D．α1＝α2②求c1＝____________、φ1＝________、α2＝__________。答案(1)c(CO)/c(CO2)(2)A(3)0.0625(4)①BC②0.67mol·L－133.3%33.3%解析(1)平衡常数表达式中不能出现固体物质的浓度。(2)平衡常数只受温度的影响，由于该反应为吸热反应，所以升温，增大平衡常数。(3)求平均反应速率时，应用浓度的变化值除以时间，即v(CO)＝0.50mol·L－18min＝0.0625mol·L－1·min－1。(4)由图像可计算平衡常数，K＝cCOcCO2＝0.500.25＝2。①当乙中CO为2mol时，c1＝c2，为3mol时，c1c2；由于该反应为等体积反应，改变CO或CO2的浓度，相当于改变压强，平衡不移动，所以φ1＝φ2；因为乙中气体分子数多，所以p1p2；D项，由于平衡是从不同途径建立的，所以α1＋α2＝1，B、C两项正确。②K＝c11－c1＝2c1≈0.67mol·L－1。φ1＝1－c11×100%≈33.3%。K′＝cCO2cCO＝cCO21.5－cCO2＝12c(CO2)＝0.5mol·L－1。α2＝0.50mol·L－11.5mol·L－1×100%≈33.3%。2．某条件下，在2L密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)ΔH0。在三种不同条件下进行，其中NO、O2的起始浓度都为0mol·L－1，实验Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，NO2的浓度(mol·L－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：(1)请在图中标上对应的反应温度(800℃或850℃)。实验Ⅱ隐含的反应条件是____________。(2)写出该反应的平衡常数表达式：K＝_____________。(3)若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入1molNO2与1molNO混合气体(保持温度不变)，则平衡将__________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。(4)一定条件下NO2与SO2可发生反应，其方程式为NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH0，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO2和NO的体积比保持不变D．混合气体的平均相对分子质量保持不变(5)若改变条件，使平衡常数变大，该反应________。A．一定向正反应方向移动B．在平衡移动时，正反应速率先增大后减小C．一定向逆反应方向移动D．在平衡移动时，逆反应速率先增大后减小答案(1)使用了催化剂(2)c2NO·cO2c2NO2(3)不移动(4)B(5)AB解析(1)由于实验Ⅰ达到平衡所用时间比实验Ⅲ长，所以实验Ⅰ时对应温度为800℃，实验Ⅲ对应温度为850℃。实验Ⅱ和实验Ⅰ比较，达到平衡所用时间短，但平衡不移动，所以实验Ⅱ隐含条件为使用了催化剂。(3)实验Ⅰ中，平衡时c(NO2)＝0.5mol·L－1，c(NO)＝0.5mol·L－1，c(O2)＝0.25mol·L－1，即2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)0.5mol·L－10.5mol·L－10.25mol·L－1K＝0.52·0.250.52＝0.25。当再加入0.5mol·L－1NO2、0.5mol·L－1NO时，Qc＝0.5＋0.52×0.250.5＋0.52＝0.25，所以平衡不移动。(4)由于该反应为等体积反应，所以压强、平均相对分子质量不能作为达到平衡状态的标志，SO3、NO同为生成物，其体积比始终不变，也不能作为标志。(5)该反应为吸热反应，升温，平衡右移，K增大，v(正)、v(逆)均增大，A、B正确。3．Ⅰ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯：CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)浓H2SO4△CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)ΔH＝－8.62kJ·mol－1已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78℃和77℃。在其他条件相同时，某研究小组进行了多次实验，实验结果如图所示。(1)该研究小组的实验目的是_________________________________________。(2)60℃下反应40min与70℃下反应20min相比，前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。(3)如图所示，反应时间为40min、温度超过80℃时，乙酸乙酯产率下降的原因可能是________________________________________________________(写出两条)。Ⅱ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表：温度/℃400500800平衡常数K9.9491试回答下列问题：(1)在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。n(CO)n(H2O)n(H2)n(CO2)A1523B2211C3300D0.5211E3121(2)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g)2CO(g)平衡常数为K；C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)平衡常数为K1；CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)平衡常数为K2；则K、K1、K2之间的关系是_______________________________________________。(3)在VL密闭容器中通入10molCO和10mol水蒸气，在T℃达到平衡，然后急速通过碱石灰，将所得混合气体燃烧，测得放出的热量为2842kJ(已知CO燃烧热为283kJ·mol－1，H2燃烧热为286kJ·mol－1)，则T℃平衡常数K＝__________________。答案Ⅰ.(1)探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响(2)小于(3)反应可能已达平衡状态，温度升高平衡向逆反应方向移动；温度过高，乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降Ⅱ.(1)BCE(2)K＝K1/K2(3)4/9解析Ⅰ.(1)由图像可知，该实验研究的是不同温度下不同反应时间内乙酸乙酯的产率。(2)温度越高，反应速率越快。(3)反应达到平衡状态，升温平衡左移，造成产率下降或温度高造成乙酸、乙醇的大量挥发，致使产率下降。Ⅱ.(1)A项，Qc＝2×31×5＝1.21平衡左移；B项，Qc＝1×12×2＝141，平衡右移；C项，从正反应开始，平衡右移；D项，Qc＝1×10.5×2＝1，平衡不移动；E项，Qc＝2×13×11，平衡右移。B、C、E项正确。(2)K＝c2COcCO2，K1＝cCO·cH2cH2O，K2＝cH2·cCO2cCO·cH2O，所以K＝K1K2。(3)设生成H2为xmol，则剩余CO为(10－x)mol,286x＋(10－x)×283＝2842。x＝4mol，K＝4V·4V6V·6V＝49。4．(1)恒温，容积为1L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1)，请回答下列问题：①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________。②ΔH2＝__________kJ·mol－1。③在相同条件下，充入1molSO3和0.5mol的O2，则达到平衡时SO3的转化率为______________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。(2)中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。A．电解水制氢：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑B．高温使水分解制氢：2H2O(g)=====高温2H2＋O2C．太阳光催化分解水制氢：2H2O=====TiO2太阳光2H2↑＋O2↑D．天然气制氢：CH4＋H2O(g)高温CO＋3H2②CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.0kJ·mol－1，测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3min到9min，v(H2)＝________mol·L－1·min－1。③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)B．混合气体的密度不随时间的变化而变化C．单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH2OD．CO2的体积分数在混合气体中保持不变(3)工业上，CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。温度/℃0100200300400平衡常数667131.9×10－22.4×10－41×10－5A.该反应正反应是放热反应B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS0C．在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1molCO和0.2molH2，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高答案(1)①S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297kJ·mol－1②－78.64③20%吸收19.66(2)①C②0.125③D(3)AC解析(1)S燃烧生成SO2，所以对应的焓变为ΔH1，ΔH2＝－196.6kJ·mol－12mol×0.8mol＝－78.64kJ·mol－1。当充入1molSO3,0.5molO2时，相当于充入1molSO2和1molO2，和原平衡等效，所以SO3的转化率为(1－1－0.21)×100%＝20%。此时反应要吸收热量，其热量为196.6kJ2－78.64kJ＝19.66kJ。(2)①利用太阳光催化分解水制氢最节能。②v(H2)＝3v(CO2)＝3×0.25mol·L－16min＝0.125mol·L－1·min－1。③由于体积不变，密度不能作为达到平衡状态的标志。(3)温度越高，平衡常数越小，所以该反应的正反应为放热反应，该反应为熵减的放热反应。C项，K＝0.05100.051·0.2－0.112＝100。根据反应特点，温度越低，压强越大，原料气转化率越高，采取5MPa和2