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2013年9月,中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴重的霧霆天氣,北京、河北、河南等地的空氣污染升為6級空氣污染,屬于重度污染。汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧履形成的原因。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為;2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  △H<0,在一定溫度下,在一體積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO在t1時刻達到平衡狀態(tài)。
①能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是____。

A.在單位時問內生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO
B.混合氣體的密度不再改變
C.混合氣體的平均相對分子質量不再改變
D.混合氣體的壓強不再變化
②在t2時刻,將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,在其他條件不變的情況下,t3時刻達到新的平衡狀態(tài),之后不再改變條件。請在右圖中補充畫出從t2到t4時刻正反應速率隨時間的變化曲線:

③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率,采取的措施有_____、____。(寫出2個)
(2)改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染,通?蓪⑺魵馔ㄟ^紅熱的碳得到水煤氣,其反應原理為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol。
①該反應在___下能自發(fā)進行(填“高溫”或“低溫”)。
②煤氣化過程中產生的有害氣體H2S可用足量的Na2C03溶液吸收,該反應的離子方程式為____。(已知:H2S: Ka1=9.1×10-8;Ka2=1.1×10-12。H2CO3:Ka1=4.30×10-7;Ka2=5.61×10-11
(3)已知反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),現將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應,得到如下三組數據:
實驗
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達平衡所需時間/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①實驗1條件下平衡常數K=______(保留小數點后二位)。
②實驗3中,若平衡時,CO的轉化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關系是______。
③該反應的△H ______0(填“<”或“>”);若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時υ______υ(填“<”,“>”,“=”)。

(1)①CD(2分) ②(2分)
③增大壓強、向容器中再充入CO氣體(2分)
(2)①高溫(1分)②CO32-+H2S=HCO3-+HS-
(3)①2.67(2分) ②a<b(2分) ③<(1分);<(2分)

解析試題分析:(1)①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),則A、在單位時問內生成1mol CO2的同時消耗了lmol CO,二者的反應方向是一致的,在任何條件下均成立,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,因此混合氣體的密度不再改變不能說明反應達到平衡狀態(tài),B不正確;C、混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值,質量不變,但物質的量是變化的,所以混合氣體的平均相對分子質量不再改變可以說明反應達到平衡狀態(tài),C正確;D、正方應是體積減小的可逆反應,即壓強是減小的,因此混合氣體的壓強不再變化可以說明反應達到平衡狀態(tài),D正確,答案選CD。
②t2時刻是平衡狀態(tài),此時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,壓強降低,正逆反應速率均瞬間降低,平衡向逆反應方向移動,因此在其他條件不變的情況下,其圖像可以表示為。
③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率,則平衡必須向正反應方向移動。由于正方應是體積減小的放熱的可逆反應,因此采取的措施有增大壓強、向容器中再充入CO氣體。
(2)①由熱化學反應方程式可知,該反應為焓增、熵增過程,即△H>0、△S>0,必須滿足△G=△H-T△S<0反應才能自發(fā)進行,所以在高溫下能夠自發(fā)進行。
②由于Ka2=5.61×10-11<Ka1=9.1×10-8<Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11>Ka2=1.1×10-12,所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉,反應的離子方程式為:CO32-+H2S=HCO3-+HS-。
(3)①     H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度   1mol/L   2mol/L         0          0
轉化濃度  0.8mol/L   0.8mol/l     0.8mol/l  0.8mol/l
平衡濃度 0.2mol/L  1.2mol/L     0.8mol/l  0.8mol/l
所以平衡常數K==2.67
②增大水蒸氣的濃度可以提高CO的轉化率,因此實驗3中,若平衡時,CO的轉化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關系是a<b。
③根據表中1、2數據可知,實驗1中CO的轉化率為×100%=40%,實驗2中CO的轉化率為×100%=20%,則實驗1的轉化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動,正反應放熱,則該反應的△H< 0;實驗2條件下平衡常數,需要列式計算平衡濃度
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
初始濃度   0.5mol/L   1mol/L         0          0
轉化濃度  0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L  0.8mol/L     0.2mol/l  0.2mol/l
則K==0.17
若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時=0.2>0.17,這說明反應在向逆反應方向進行,因此υ<υ。
考點:考查反應自發(fā)性、平衡狀態(tài)判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及平衡常數的有關計算與應用

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

.(16分)Ⅰ.已知下列反應的熱化學方程式為:
(1) C(s) + O2(g) = CO2(g)       △H1 =" -393.5" kJ/mol
(2) CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)  △H2 =" -870.3" kJ/mol
(3) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)      △H3 =" -571.6" kJ/mol
請計算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l)   △H4 =                         。
Ⅱ.在某溫度下,物質(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶劑中均可以發(fā)生反應:
(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。該溫度下該反應在CCl4溶劑中的平衡常數為1.4。
(1)向1L正庚烷中加入0.50mol(t-BuNO)2,10min時反應達平衡,此時(t-BuNO)2的平衡轉化率為60%(假設反應過程中溶液體積始終為1L)。反應在前10min內的平均速率為ν(t-BuNO)=      。列式計算上述反應的平衡常數K =       
(2)有關反應:(t-BuNO)22(t-BuNO) 的敘述正確的是(    )
A.壓強越大,反應物的轉化率越大     B.溫度升高,該平衡一定向右移動
C.溶劑不同,平衡常數K值不同
(3)通過比色分析得到40℃時(t-BuNO)2和(t-BuNO)濃度隨時間的變化關系的幾組數據如下表所示,請在同一圖中繪出(t-BuNO)2和(t-BuNO)濃度隨時間的變化曲線。

時間(min)
0
1
3
5
7
9
11
c(t-BuNO)2 mol/L
0.05
0.03
0.01
0.005
0.003
0.002
0.002
c(t-BuNO) mol/L
0
0.04
0.08
0.07
0.094
0.096
0.096
Ⅲ.甲醇燃料電池的電解質溶液是KOH溶液。則通甲醇的電極反應式為                                  。若通空氣的電極上有32g O2參加反應,則反應過程中轉移了       mol e。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

碘在科研與生活中有重要應用,某興趣小組用0.50 mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8、0.10 mol·L-1 Na2S2O3等試劑,探究反應條件對化學反應速率的影響。
已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2(慢)        I2+2S2O32-2I-+ S4O62-(快)
向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,當溶液中的   耗盡后,溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色,為確保能觀察到藍色,S2O32-與S2O82-初始的物質的量需滿足的關系為:n(S2O32-)∶n(S2O82-  。
(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響,設計的實驗方案如下表:

實驗序號
體積V/mL
K2S2O8溶液

KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液

10.0
0.0
4.0
4.0
2.0

9.0
1.0
4.0
4.0
2.0

8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
 
表中Vx  mL,理由是                 。
(3)已知某條件下,濃度c(S2O82-)反應時間t的變化曲線如圖所示,若保持其他條件不變,請在答題卡坐標圖中,分別畫出降低反應溫度和加入催化劑時c(S2O82-)-t的變化曲線示意圖(進行相應的標注)
           
碘也可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料,該電池反應為:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)ΔH
已知:①4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)  ΔH1      ②4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s)ΔH2
則電池反應的ΔH=          ;碘電極作為該電池的   極。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

反應aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容條件下進行。改變其他反應條件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如圖所示:

回答問題:
(1)B的平衡轉化率α(B)、α(B)、α(B)中最小的是       ,其值是       ;
(2)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是         ,采取的措施是                 ;
(3)比較第Ⅱ階段反應溫度(T2)和第Ⅲ階段反應溫度(T3)的高低:T2       T3(填“>”、“<”、“=”),判斷的理由是                                                       。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

工業(yè)上采用乙苯與CO2脫氫生產重要化工原料苯乙烯
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH="-166" kJ·mol-1
(1)①乙苯與CO2反應的平衡常數表達式為:K=  。 
②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是    (填代號)。 

(2)在3 L密閉容器內,乙苯與CO2的反應在三種不同的條件下進行實驗,乙苯、CO2的起始濃度分別為1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中實驗Ⅰ在T1℃,0.3 MPa,而實驗Ⅱ、III分別改變了實驗其他條件;乙苯的濃度隨時間的變化如圖1所示。
              
圖1                                                     圖2
①實驗Ⅰ乙苯在0~50 min時的反應速率為    。 
②實驗Ⅱ可能改變的條件是      。 
③圖2是實驗Ⅰ中苯乙烯體積分數V%隨時間t的變化曲線,請在圖2中補畫實驗III中苯乙烯體積分數V%隨時間t的變化曲線。
(3)若實驗Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2 mol·L-1,其他條件不變,乙苯的轉化率將    (填“增大”“減小”或“不變”),計算此時平衡常數為    。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

在0.5 L的密閉容器中,一定量的氮氣和氫氣進行如下化學反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH<0,其化學平衡常數K與溫度T的關系如下表:

T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
 
請完成下列問題:
(1)試比較K1、K2的大小,K1________K2(填“>”“=”或“<”)
(2)下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據的是________(填字母編號)
a.容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
b.v(N2)=3v(H2)
c.容器內壓強保持不變
d.混合氣體的密度保持不變
(3)400 ℃時,反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學平衡常數K的值為________,當測得NH3和N2、H2的物質的量分別為3 mol和2 mol、1 mol時,該反應的v(N2)________v(N2)(填“>”“<”或“=”)

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

二氧化碳捕集、存儲和轉化是當今化學研究的熱點問題之一。
(1)用釕的配合物作催化劑,一定條件下可直接光催化分解CO2,發(fā)生反應:2CO2(g)=2CO(g)+O2(g),該反應的ΔH       0,ΔS       0(選填“>”、“<”或“=”),在低溫下,該反應       (填“能”或“不能”)自發(fā)進行。
(2)CO2轉化途徑之一是利用太陽能或生物質能分解水制H2,然后將H2與CO2轉化為甲醇或其他化學品。你認為該方法需要解決的技術問題有       。
a.開發(fā)高效光催化劑
b.將光催化制取的氫氣從反應體系中有效分離,并與CO2發(fā)生催化轉化
c.二氧化碳及水資源的供應

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

一定條件下,體積為1 L的密閉容器中發(fā)生如下反應:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJ·mol-1。
(1)下列各項中能說明該反應已達化學平衡狀態(tài)的是________(填字母序號)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器內氣體壓強不再變化
c.容器內氣體的總質量不再變化
d.HF的體積分數不再變化
(2)反應過程中測定的部分數據如下表(表中t2>t1)所示。

反應時間/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通過a或b的值及化學平衡原理說明t1時反應是否達到化學平衡狀態(tài):________。
(3)若只改變一個條件使上述反應的化學平衡常數變大,該反應________(填序號)。
a.一定向正反應方向移動
b.一定向逆反應方向移動
c.一定是減小壓強造成的
d.一定是升高溫度造成的
e.SiF4的平衡轉化率一定增大

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景。
(1)工業(yè)上一般采用兩種方法制備甲醇:
反應Ⅰ:CO(g) + 2H2 (g) CH3OH (g) DH1
反應Ⅱ:CO2(g)+ 3H2(g)  CH3OH (g)+H2O(g) DH2
① 下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(K)。

溫度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
由表中數據判斷DH1_______________0(填“<”、“=”或“>”)。
② 某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L密閉容器中充分反應,4分鐘后反應達到平衡,測得CO的物質的量為0.4mol,則CO的反應速率為________________,此時的壓強是反應前壓強的___________倍。
(2)反應Ⅱ的平衡常數表達式為____________________,為了加快反應Ⅱ的反應速率,并且提高H2的轉化率,采取的措施是_______________(填寫正確選項的字母)。
a.增大CO2的濃度           b.增大H2的濃度
c.增大壓強                 d.加入催化劑
(3)工業(yè)上利用CO與水蒸氣的反應,將有毒的CO轉化為無毒的CO2,書寫有關熱化學反應方程式__________________________________。該反應在830K下進行時,初始濃度到達平衡的時間有如下的關系:
CO的初始濃度(mol/L)
2
4
1
3
H2的初始濃度(mol/L)
3
2
3
3
時間(min)
8
6
12
n
 
則n 為________min。
(4)近年來,科研人員新開發(fā)出一種甲醇和氧氣以強堿溶液為電解質溶液的新型手機電池。該電池中甲醇發(fā)生反應的一極為______極、其電極反應式為_________________。
(5)用該電池作電源,用惰性電極電解飽和NaCl溶液時,每消耗0.2mol CH3OH,陰極產生標況下氣體的體積為       L。

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