- 化学反应条件的控制
- 共213题
一定温度下,在容积为VL的密闭容器里进行反应:
aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
(1)此反应的化学方程式中=______.
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为:______.
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是(填序号)______
A.反应中M与N的物质的量之比为1:1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗amolN,同时生成bmolM
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化.
正确答案
(1)有图象可知,=
=
=
,故答案为:
或2;
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为:v==
=
mol•L-1•min-1,故答案为:
mol•L-1•min-1;
(3)A、当体系达平衡状态时,M与N的物质的量之比为可能时1:1,也可能不是1:1,故A错误;
B、根据质量守恒,混合气体的总质量自始至终不发生变化,不能作为平衡状态判断的依据,故B错误;
C、随着反应进行,混合气体的总物质的量减小,当混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化时,说明到达平衡状态,故C正确;
D、无论反应是否达到平衡,这个关系总是成立的,反应方向一致,不能作为平衡状态判断的依据,故D错误;
E、该反应是反应前后气体体积减小的反应,当压强不变时,各物质的浓度不再发生变化,说明到达平衡状态,故E正确;
故答案为:CE.
某温度时,在3L密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示.由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式:______;
(2)反应开始至2min末,X的反应速率为______;
(3)该反应是由______开始进行的.(正反应逆反应正逆反应同时.)
正确答案
(1)由图可知,X的物质的量增加为生成物,Y、Z的物质的量减少为反应物,反应最后反应物的物质的量为定值不为0,是可逆反应,
Y、Z、X的物质的量变化量之比为(1.2-1.0)mol:(2.0-1.6)mol:(1.0-0.4)mol=1:2:3,物质的量变化量之比等于化学计量数之比,所以反应方程式为Y+2Z⇌3X,
故答案为:Y+2Z⇌3X;
(2)2min内,X的反应速率为v(X)==
mol/(L•min),
故答案为:mol/(L•min);
(3))由图可知,反应开始反应混合物Y、Z、X物质的量分别为1.2mol、2.0mol、0.4mol,所以反应从正逆反应同时开始,
故答案为:正逆反应同时.
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景,因此甲醇被称为21世纪的新型燃料.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).图l表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4molH2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化图.
请回答下列问题:
(1)在“图1”中,曲线______(填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于______(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)根据“图2”判断,下列说法正确的是______
a.起始充入的CO为1mol
b.增加CO浓度,可使H2的转化率增大
c.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态
d.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1molCO和2molH2,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会增大
(3)从反应开始到建立平衡,v(H2)=______;该温度下CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的化学平衡常数为______.若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应的化学平衡常数将______(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇蒸气百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1>P2).
正确答案
(1)加入催化剂,可降低反应的活化能,由图象可知b活化能较低,应加入催化剂,反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应为放热反应,
故答案为:b;放热;
(2)A.CO的起始浓度为1moL/L,体积为2L,则起始充入的CO为2mol,故a错误;
B.增加CO浓度,平衡向正方向移动,H2的转化率增大,故b正确;
C.由于反应前后气体的体积不等,则容器中压强恒定时,反应已达到平衡状态,故c正确;
D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1mol CO和2mol H2,相当于在原来的基础上缩小体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,则平衡时会增大,故d正确.
故答案为:bcd;
(3)从反应开始到建立平衡,v(CO)==0.075moL/(L•min),
则v(H2)=2v(CO)=0.15moL/(L•min),
平衡时:c(CO)=0.25mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,
则消耗n(CO)=0.75mol/L×2L=1.5mol,消耗的n(H2)=3mol,
平衡时c(H2)==0.5mol/L,
k==12,
故答案为:0.15moL/(L•min);12;
(4)增大压强,平衡向正反应方向移动,则甲醇的百分含量增大,温度升高,平衡向逆反应方向移动,甲醇的百分含量降低,则图象可为,
故答案为:.
某温度时,在2L密闭容器中气态物质CO和H2反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示.
(1)根据上表中数据,在图中画出CO、Z的物质的量的浓度(c)随时间(t)变化的曲线:
(2)体系中发生反应的化学方程式是______.
(3)在3-5min时间内产物Z的平均反应速率:______.
正确答案
(1)由表中数据可知,开始CO的物质的量为1mol,故CO的起始浓度为=0.5mol/L,Z的起始浓度为0,7min时反应到达平衡,平衡时CO的物质的量为0.55mol,故CO的平衡浓度为
=0.275mol/L,平衡时Z的物质的量为0.45mol,故Z的平衡浓度为
=0.225mol/L,故CO、Z的物质的量的浓度(c)随时间(t)变化的曲线为:
,
故答案为:;
(2)由表中数据可知,7min时反应到达平衡,平衡时CO的物质的量为0.55mol,故△n(CO)=1mol-0.55mol=0.45mol,H2的物质的量为0.1mol,故n(H2)=1mol-0.1mol=0.9mol,平衡时Z的物质的量为0.45mol,故CO、H2、Z的化学计量数之比为0.45mol:0.9mol:0.45mol=1:2:1,即CO+2H2=Z,故Z的分子式为CH4O,结构式为CH3OH,故该反应为CO+2H2⇌CH3OH,
故答案为:CO+2H2⇌CH3OH;
(3)由表中数据可知3-5min时间内产物Z的物质的量变化量为0.35mol-0.25mol=0.1mol,
故v(Z)==0.025mol/(L•min),
故答案为:0.025mol/(L•min).
在某个容积为2.0L的密闭容器中,在T℃时按下图1所示发生反应:
mA(g)+nB(g)pD(g)+qE(s),△H<0(m、n、p、q为最简整数比).
(1)图1所示,反应开始至达到平衡时,用D表示的平均反应速率为______.
(2)T℃时该反应的化学平衡常数K的数值为______.
(3)反应达到平衡后,第6min时:
①若升高温度,D的物质的量变化曲线最可能的是______(用图2中的a~c的编号作答);
②若在6min时仍为原平衡,此时将容器的容积压缩为原来的一半.请在图3中画出6min后B浓度的变化曲线______.
4)在T℃时,相同容器中,若开始时加入0.4molA、0.8molB、0.9molD和0.5molE0.5mol,反应达到平衡后,A的浓度范围为______.
(5)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是______.
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B.有效碰撞理论可指导怎样提高原料的转化率
C.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品
D.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法
E.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益.
正确答案
(1)由图1可知,在3min时反应达平衡,D的浓度变化量为0.6mol/L,v(D)==0.1mol/(L•min),故答案为:0.1mol/(L•min);
(2)物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,所以(1.0-0.6)mol:(1.0-0.8)mol:0.6mol:0.2mol=m:n:p:q,即
m:n:p:q=2:1:3:1,所以方程式为2A(g)+B(g)3D(g)+E(s),所以平衡常数k=
,平衡时c(A)=c(D)=
=0.3mol/L,
c(B)==0.4mol/L,所以k=
=0.75,故答案为:0.75;
(3)①该反应正反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应移动,D的浓度降低,所以升高温度,D的物质的量变化曲线最可能的是c,故答案为:c;
②由(2)知该反应反应前后气体体积不变,容器的容积压缩为原来的一半,压强增大1倍,平衡不移动,6min后B浓度为原来2倍,即0.8mol/L,所以6min后B浓度的变化曲线如图:
故答案为:
(4)开始加入0.4molA、0.8molB、0.9molD和0.5molE,此时的浓度商为=5.7>0.75,反应向逆反应进行,所以c(A)>
=0.2mol/L,
开始加入0.4molA、0.8molB、0.9molD和0.5molE,按化学计量数转化到左边,可以等效为开始加入1molA、1.1molB、1和0.3molE,B的浓度比原平衡时大,平衡向正反应移动,所以平衡时A的浓度小于原平衡时浓度=0.3mol/L,所以0.2mol/L<c(A)<0.3mol/L,
故答案为:0.2mol/L<c(A)<0.3mol/L;
(5)A.化学反应速率,表示反应快慢物理量,故A正确;
B.有效碰撞理论研究反应速率快慢,与转化率无关,故B错误;
C.勒夏特列原理是平衡移动原理,可指导怎样使用有限原料多出产品,故C正确;
D.催化剂的使用提高反应速率,不能改变产量,只能缩短到达平衡时间,故D错误;
E.综合经济效益既考虑原料的利用率又要考虑时间,故E正确;
故答案为:BD.
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