- 化学平衡的计算
- 共48题
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是理想，更是一种值得期待的新的生活方式，请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国储氢纳米碳管研究取得重大进展，用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应化学方程式为：
____C+____K2Cr2O7 + ====___CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2（SO4）3+ ____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________________，氧化产物是_________________
（2）甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程为 ；
②在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：
ⅰ）在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是
ⅱ）利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO（g）+ 2H2（g） 
③在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示：
若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是 ；且该条件所改变的量是 。
正确答案
（1）3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 （3分，填上H2SO41分，配平2分）
K2Cr2O7（1分），CO2（1分）
（2）①CH3OH（g）+3/2O2（g）= CO2（g）+ 2H2O（g） △H＝－651kJ·mol-1（3分）
②ⅰ）270℃（2分） ⅱ） 4 L2 /mol2（2分，没单位不扣分）
③增大H2的浓度（2分）；增大了0.1 mol•L-1（2分）
解析
略
知识点
甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷.氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：
回答下列问题：
（1）反应CO(g)＋H2O(g)
（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率（填大于.小于或等于）。
（3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4(g)＋H2O(g)
随着温度的升高，该平衡常数 （填“增大”.“减小”或“不变”）。
（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
（5）在某一给定进料比的情况下，温度.压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：
①若要达到H2物质的量分数>65%.CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是 。
（a）600℃，0.9Mpa
（b）700℃，0.9MPa
（c）800℃，1.5Mpa
（d）1000℃，1.5MPa
②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始计时）
的变化趋势示意图：
（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是 。
正确答案
见解析。
解析
（1）根据盖斯定律，由蒸汽重整的两个反应不难得出该反应的△H=-41.2kJ/mol
（2）由于甲烷氧化的活化能低于蒸汽重整的活化能，所以蒸汽重整速率小于甲烷氧化速率。
（3）Kp=
（4）由于放热的甲烷氧化产生的热量可以供给吸热的蒸汽重整，提高了能源的利用率。
（5）简单读图，条件B同时符合“H2物质的量分数>65%.CO的物质的量分数<10%”；
作图的关键是找准零时刻起点位置，反应过程中的变化趋势以及平衡以后的终点位置，氢气不是原料气，即开始时刻氢气含量为0，由图中可以读出600℃，0.1Mpa条件下，平衡系统中H2物质的量分数为70%，因此不难作图如下：
（6）甲烷氧化程度过高，氢气会和氧气反应。
知识点
在容积可变的密闭容器中，2mol
正确答案
解析
依据三行式，平衡时N2、H2、NH3，的物质的量分别为4/3、6、4/3， N2的物质的量分数约等于15%，故氮气的体积分数接近于15%，故答案选C。
知识点
反应aA（g）+bB（g）
回答问题：
（1）反应的化学方程式中，a：b：c为________；
（2）A的平均反应速率
（3）B的平衡转化率
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是________，采取的措施是________；
（5）比较第II阶段反应温度（
（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、C）。
正确答案
见解析。
解析
图像题的解答要看清图像的横、纵坐标所代表的意义，曲线的走势，然后结合原理分析作答。
（1）依据图示A、B、C三种物质的物质的量的变化分别为1mol、3 mol、2 mol，故a∶b∶c=1∶3∶2。
（2）vⅠ(A)=(2.0－1.00)mol·L-1/20.0min=0.05 mol·L-1·min-1、vⅡ(A)=(1.00－0.62)/15.0 min=0.025 mol·L-1·min-1、vⅢ(A)=( 0.62－0.50) mol·L-1/10 min=0.012 mol·L-1·min-1。故：vⅠ(A) ＞vⅡ(A) ＞vⅢ(A)。
（3）由图可知αⅠ(B)=0.5、αⅡ(B)=1.14/3.00=0.38、αⅢ(B)=0.36/1.86=0.19，则Ｂ的平衡转化率最小的是αⅢ(B)，其值为0.19。
（4）第一次平衡后A、B的浓度从平衡点开始降低，而C的物质的量浓度突然变为0，则平衡向右移动，此时采取的措施是将C从平衡混合物中液化分离出去。
（5）因为该反应为放热反应，故Ｔ２＜Ｔ３。
（6）第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势如下图所示：
知识点
可逆反应①X(g)＋2Y(g )
下列判断正确的是( )
A反应①的正反应是吸热反应
B达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15
C达平衡(I)时，X的转化率为
D在平衡(I)和平衡(II)中，M的体积分数相等
正确答案
解析
降温由平衡(I)向平衡(II)移动，同时X、Y、Z的物质的量减少，说明平衡向右移动，正反应放热，A项错误。达平衡(I)时的压强于开始时的体系的压强之比为：2.8:3=14:15，B项正确。达平衡(I)时，反应①的总物质的量由3.0 mol减小为2.8 mol，设反应的X的物质的量为△n(X)，利用差量可得：1:1=△n(X)：(3.0－2.8)，解之得：△n(X)=0.2 mol，则X的转化率为：×100%=20%，C项错误。由平衡(I)到平衡(II)，化学反应②发生移动，M的体积分数不会相等的，D项错误。
知识点
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