- 化学平衡
- 共20016题
固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO来生产甲醇燃料的方法: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H = -49.0 kJ·mol-1,
某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率_______(填大于、等于或小于)逆反应速率。
(2)下列时间段平均反应速率最大的是__________。
(3)求平衡时CO2的转化率 和该条件下的平衡常数K 。
(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是 ,曲线II对应的实验条件改变是 。
正确答案
(1)> (2)A (3)33.3﹪ K=0.5 (4)升高温度 增大压强。
试题分析:(1)反应是从正反应方向开始的。由于在a点时反应还没有达到化学平衡,所以反应速率V(正)>V(逆) (2)反应是在体积固定的密闭容器中进行的,在反应的过程中物质的浓度越大,反应速率越快。由于在开始时反应物的浓度最大,所以在开始不久反应的速率最快。选项为A。(3)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)开始时C(CO2)=3mol/L,C(H2)="4mol/L." C(CH3OH)="0mol/L," C(H2O)= 0mol/L.当达到化学平衡时C(H2)=1mo/LC(CO2)=2mol/L,C(CH3OH)=1mol/L,C(H2O)=1mol/L.所以CO2的转化率为:(1mol/L÷3mol/L)×100﹪=33.3﹪.此时的化学平衡常数K="{" C(CH3OH)·C(H2O)} ÷{ C(CO2) ·C3(H2) } = (1×1)÷(2×13)= 0.5.(4) 仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对于曲线I来说,反应速率加快,达到平衡时n(H2)增多。说明平衡向逆反应方向移动。由于该反应的正反应是个气体体积减小的放热反应,所以要使速率加快,平衡逆向移动,对应的实验条件改变是升高温度 ,对于曲线II来说,反应速率加快,平衡时H2的含量降低。说明改变的外界条件是是速率加快而且平衡正向移动。则对应的实验条件改变是增大压强。
Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。
完成下列填空:
(1)该反应平衡常数的表达式K= ;若反应容器的容积为2L,8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则HCl的平均反应速率为 mol/L∙ min。
(2)若该反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达平衡时,下列叙述正确的是 。
a.v (HCl)="2" v(Cl2)
b.4v正(HCl)= v逆(O2)
c.又加入1mol O2,达新平衡时,HCl的转化率增大
d.分离出H2O,达新平衡时,v正(HCl)增大
(3)下图是该反应两种投料比[n (HCl):n (O2)分别为4:1和2:1 ] 下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。下列叙述正确的是 。
a.该反应的正反应是放热反应
b.其他条件不变,升高温度,平衡常数K值增大
c.若平衡常数K值变大,达新平衡前v逆始终减小
d.若平衡常数K值变大,则平衡向正反应方向移动
(4)投料比为4:1、温度为400℃时,平衡混合物中Cl2的物质的量分数是 。
正确答案
(1) (1分) 0.0625mol/L∙min (1分)
(2)a c(2分)
(3)a d(2分)
(4)0.3529(0.353、0.35均可)(2分)
试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据方程式4HCl+O22Cl2+2H2O可知,该反应的平衡常数
;8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则:
4HCl+O22Cl2+2H2O 物质的量减少△n
4mol 1mol
n(HCl) 2.5mol-2.25mol=0.25mol
所以n(HCl)=0.25mol×4=1mol
则c(HCl)=1mol÷2L=0.5mol/L
故v(HCl)=0.5mol/L÷8min=0.0625mol/(L•min)
(2)a.平衡时不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,故v(HCl)=2v(Cl2),因此a正确;b.4v正(HCl)=v逆(O2),即4v正(HCl): v逆(O2)=1:4,不等于化学计量数之比4:1,反应未到达平衡,向逆反应进行,故b错误;c.加入1mol O2,氧气的浓度增大,平衡向正反应方向移动,HCl的转化率增大,故c正确; d.分离出H2O,生成的浓度降低,达新平衡时,v正(HCl)降低,故d错误,答案选ac。
(3)a.由图可知,投料比一定时,温度越高HCl的转化率越低,故该反应正反应是放热反应,因此a正确;b.升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数k降低,故b错误;c.平衡常数增大应降低温度,平衡向正反应方向移动,改变体积瞬间反应速率降低,此后正反应速率降低、逆反应速率增大,故c错误;d.平衡常数增大应降低温度,该反应正反应是放热反应,平衡向正反应方向移动,故d正确,答案选ad。
(4)增大一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,其它反应物的转化率增大,故投料比n(HCl):n(O2)=2:1到达平衡时HCl的转化率更高。由图象可知,a曲线表示的HCl的转化率更高,故a表示投料比为2:1,b表示投料比为4:1。由图可知,投料比为4:1、温度为40℃时,HCl的转化率为75%,设n(HCl):=4mol、n(O2)=1mol,则参加反应的HCl为4mol×75%=3mol,则:
4HCl+O22Cl2+2H2O
起始量(mol) 4 1 0 0
变化量(mol) 3 0.75 1.5 1.5
平衡量(mol) 1 0.25 1.5 1.5
所以平衡混合物中Cl2的物质的量分数是=0.3529。
(14分)低碳生活(low-carbon life)是一种时尚的生活理念,倡导人们降碳节能、有效幵发利用CO2。
(1) 若用如图装置,以CO2和H2为原料制备甲醇,发生反应为。H2应从电解池的________ (填电极名称)通入;其中b电极的电极反应方程式为________。
(2) 工业上可在6500C浮石银催化作用下用甲醇制备甲醛。当时,制备反应分两步进行,其中一步是
,则另一步是____________ (写化学方程式)。
的HCHO可用于杀菌消毒,其原因是________。
(3) 最近有人利用ZrO2作为固体电解质制造出了常温下的甲醇一空气燃料电池。当原电池中有0. 5 mol甲醇消耗时,产生最大电能为360. 0 kJ。则负极消耗O2—的物质的量为________mol;若该燃料电池所产生的最大电能与甲醇常温下燃烧所释放的全部能量之比为9: 10,则CH3OH燃烧的热化学方程式为________;在O2不足时原电池会发生负极区固体电解质堵塞,导致堵塞的物质是________。
正确答案
(1)阳极 CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
(2)CH3OHHCHO+H2 甲醛能使蛋白质变性
(3)1.5 碳粒
(1)氢气在反应中失去电子,应在阳极通入。B是电子流入的极是属于阴极,电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
(2)甲醇脱去1分子氢气即得甲醛,方程式为CH3OHHCHO+H2。因为甲醛可以使蛋白质变性,所以可用于杀菌消毒。
(3)0. 5 mol甲醇在反应中失去3mol电子(碳原子由—2价升高到+4价),根据电子得失守恒知负极消耗O2—的物质的量为1.5mol。0. 5 mol甲醇常温下燃烧所释放的能量是400kJ,所以热化学方程式为。若氧气不足即相当于燃烧不充分,容易使甲醇被氧化生成碳,从而产生堵塞现象。
硫一碘循环分解水制氢的主要反应如下:
(1)上述循环反应的总反应可以表示为____________________;反应过程中起催化作用的物质是__________(选填编号)。
a. b.
c.
d.HI
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,的物质的量随时间的变化如图所示。0~2min内的平均反应速率
_________。
(3)对反应II,在相同温度和体积下,若开始加入的HI(g)的物质的量是原来的2倍,则以下_________也是原来的2倍(选填编号),
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡时间 d.平衡时的体积分数
(4)实验室用锌和稀硫酸反应制取,反应时溶液中水的电离平衡______移动(选填“向左”、“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的_____(选填编号),产生
的速率将增大。
a. b.
c.
d.
正确答案
(1)2H2O = 2H2↑+ O2↑(1分);a b (2分漏选得1分)
(2)0.05mol/(L•min) (2分)
(3)b (2分)
(4)向右 (1分),b (1分)
试题分析:(1)把题目所给3个化学方程式相加可得循环反应的总反应:2H2O = 2H2↑+ O2↑;SO2和I2先作为反应物参加化学反应,后面的反应又生成了SO2和I2,质量不变,所以SO2和I2为催化剂,故ab正确。
(2)根据化学方程式可知v(HI)=2v(H2)=2×0.1mol÷2L÷2min=0.05mol/(L•min)
(3)a、温度相同,平衡常数相同,错误;b、因为反应前后气体的系数相等,所以转化率相同,HI的平衡浓度为原来的2倍,正确;c、HI的物质的量增加,HI浓度增大,反应速率加快,达到平衡时间比原来缩短,错误;d、增大压强平衡不移动,平衡时H2的体积分数不变,错误。
(4)Zn和稀硫酸反应时溶液中氢离子浓度减小,水的电离平衡向右移动;
a、加入NaNO3,不产生氢气,而产生N0,、错误;b、加入CuSO4,Zn置换出Cu后形成锌铜原电池,加快反应速率,正确;c、加入Na2SO4,对反应无影响,错误;d、加入NaHCO3,则溶液中氢离子浓度减小,反应速率减慢,错误。
已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
回答下列问题:
(1) 830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)="0.003" mol·L-1·s-1,则6s时c(A)=________mol·L-1, C的物质的量为______ mol;此时,正反应速率_____________(填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应速率。
(2)在恒容密闭容器中判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母):
a.压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时间改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(3)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为___________________。
(4)绝热容器不与外界交换能量,在恒容绝热条件下,进行2M(g)+N(g)2P(g)+Q(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高,简述该反应的平衡常数与温度的变化关系:__________________________________________________________________________________。
正确答案
(本题共8分)(1)0.022 mol·L-1 0.09mol 大于 (3分) (2)c (2分)
(3)2.5 (1分) (4)该反应的平衡常数随温度的升高而减小(2分)
试题分析:(1)6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol•L-1•s-1,则△c(A)=0.003mol•L-1•s-1×6s=0.018mol•L-1,故6s时A的浓度为0.2mol÷5L-0.018mol/L=0.022mol/L。△n(A)=0.018mol•L-1×5L=0.09mol,由方程式可知△n(C)=△n(A)=0.09mol
利用三段式计算平衡时各组分的物质的量,即
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
起始量(mol) 0.2 0.8 0 0
转化量(mol) 0.09 0.09 0.09 0.09
6s时(mol) 0.11 0.71 0.09 0.09
由于反应前后体积不变,所以浓度商Qc=<1
所以反应向正反应进行,故正反应速率大于逆反应速率
(2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。a.该反应前后气体的物质的量不变,压强始终不变,故压强不随时间改变,不能说明到达平衡,故a错误;b.该反应前后气体的体积不变,混合气体的质量不变,气体的密度始终不变,故b错误;c.可逆反应到达平衡时,各物质的浓度不变,故c(A)不随时间改变,说明到达平衡,故c正确;d.单位时间里生成C和D的物质的量相等,都表示正反应速率,反应始终按1:1生成,不能说明到达平衡,故d错误,答案选c。
(3)同一温度下,同一反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数,故1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为
=2.5。
(4)由起始Q的物质的量为0可知,反应向正反应进行建立平衡,正反应是气体体积减小的反应,容器的体积不变,平衡时压强增大,故绝热条件下,混合气体的温度升高,即正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应进行,化学平衡常数减小,即该反应的平衡常数与温度的变化关系该反应的平衡常数随温度的升高而减小。
把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。生物固氮和大气固氮(闪电时N2转化为NO)属于自然固氮,这远不能满足人类的需要。工业固氮(合成氨)是目前人工固氮的主要方法。有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二。
表一:N2+ O2 2NO
表二:N2+ 3H22NH3
(1)根据上表中的数据分析,下列说法正确的是_________。
A、N2+ O2 2NO是吸热反应
B、人类大规模模拟大气固氮是没有意义的
C、在常温下,增加工业固氮的容器的压强,K值会发生改变
D、工业固氮是放热反应
(2)向某密闭容器中加入4 mol NH3、1.2 mol H2和一定量的N2三种气体,一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知0~t1阶段保持恒温、恒容,且c(N2)未画出]。乙图为t2时刻后改变反应条件,反应速率随时间的变化情况,已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件。
①若t1="15" s,则t0~t1阶段的反应速率为v(H2)=
②N2的起始物质的量为
③反应达到平衡状态,下列说法中能表明已达到平衡状态的是
A、单位时间内生成a molN2,同时生成3a mol H2 B、容器的总压强不再变化
C、混合气体的密度不再变化 D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂
④t4时刻改变的条件为 ,t5时刻改变的条件为
⑤已知t0~t1阶段该反应放出或吸收的热量为Q kJ(Q为正值),试写出该反应的热化学方程式:____________________________________________________________________
正确答案
(1)ABD(2分)
(2)①0.02mol/(L·s) ②1.2mol (各1分) ③BD(2分) ④减小压强 升高 温度(各1分) ⑤2NH3(g) N2 (g)+ 3H2(g) △H=+2.5QkJ/mol(2分)
试题分析:(1)A、从表一可以看出,随着温度的升高,K值增大,表明正向是吸热的方向,正确;B、从表一数据还可以看出,即使是升高到2000℃ ,氮气与氧气生成一氧化氮的平衡常数也只达到0.1,但是对于人工合成氨来说,就是在25℃ ,其平衡常数也达到了5×108,表明人类大规模模拟大气固氮是没有意义的,这种说法正确;C、K值只随温度的改变而改变,不随压强的改变而改变,错误;D、从表二可以看出,温度越高,平衡常数越小,表明正向是一个放热的方向。正确。
(2)反应速率是指单位时间内浓度的改变量:①
②从图中可以计算出这容器的体积为:4L。
因为化学反应速率的比等化学计量数之比,因此:
那么N2的起始物质的量为
③A、单位时间内生成a molN2,同时生成3a mol H2,这种关系不管平衡与否,一直存在,不能作为达到平衡的标志,错误;B、氨气分解生成氮气和氢气,是一个体积增大的反应,当混合气体的总压强不再变化时,意味着反应的各物质的量已不再随时间的改变而改变,即达到平衡状态,正确;C、与B和道理一样,正确;D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂,这种关系是始终存在的,不管平衡与否。
④t4时刻正逆反应速率都减小,且逆反应速率减小的程度大,表明平衡正向移动,而正向是吸热和体积增大的方向,因此只能是减小压强;t5时刻正逆反应速率都增在,且正反应速率增大的程度大,表明平衡正向移动,而正向是吸热和体积增大的方向,因此只能是升高温度。
⑤2NH3(g) N2 (g)+ 3H2(g) △H=+2.5QkJ/mol(2分)。
某温度下,将2mol A和2.8 mol B充入体积为2 L的恒容密闭容器中,发生如下反应:
aA(g)+B(g)2C(g)+ D(s) ,5 min后达到平衡。平衡时A为1.6mol,放出的热量为Q。在t0时刻,若从平衡体系中分离出四分之一的混合气体,新平衡体系中c(A)为0.6mol/L。
(1) 5 min内用B表示该反应的化学反应速率为 。
(2)该温度下,此可逆反应的逆反应的平衡常数为 。
(3)a的值为 。
(4)下列说法一定能说明上述反应已达到平衡状态的是 。
①单位时间里每生成1molB的同时消耗了2mol的C ②D的物质的量不再变化
③混合气体的密度不再变化 ④混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑤体系的压强不再变化
(5)该温度下,某同学设计了以下实验,请在空格中填入热量(含Q的表达式表示)
正确答案
(1) 0.04mol/(L·min) (2分) (2) 6(2分) (3) 1 (2分) (4) ②③④ (2分) (5)8Q(2分)
试题分析:分析题意知,5 min后达到平衡。平衡时A为1.6mol,浓度为0.8 mol/L,从平衡体系中分离出四分之一的混合气体,相当于减小压强,剩余A的浓度为0.6mol/L,新平衡体系中c(A)仍为0.6mol/L,说明改变压强平衡不移动,该反应两边气体物质系数相等,a=1;利用三行式分析;根据题意知,
A(g)+B(g)2C(g)+ D(s)
起始浓度(mol/L) 1 1.4 0 0
转化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.4
平衡浓度(mol/L) 0.8 1.2 0.4
(1)根据公式V=Δc/Δt代入数据计算,5 min内用B表示该反应的化学反应速率为0.04mol/(L·min);(2)将平衡浓度代入该反应的平衡常数表达式计算,K=1/6,则逆反应的平衡常数为6;(3)由上述分析知,a=1;(4)化学平衡状态的判据:①用v正=v逆判断,双向同时,符合比例②用量判断,变量不变,已达平衡。恒量不能作为平衡标志。① 生成B和消耗C ,均为逆反应,不能作为平衡标志; ②D的物质的量不再变化,可作平衡标志;③根据密度的定义式,混合气体的密度为变量,其不再变化,已达平衡;④根据M=m/n,气体的质量为变量,混合气体的平均相对分子质量为变量,其不再变化,已达平衡;⑤等温等容条件下,气体的物质的量为恒量,体系的压强为恒量,不能作平衡标志,综上所述选②③④;(5)根据等效平衡知识,两个投料途径会达到同一平衡状态,利用三行式分析,平衡时生成A为3.2mol,吸收的热量为8Q。
在某一容积为5 L的密闭容器内,加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:
(1)根据图上数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为v(CO)= mol/(L·min)-1,该温度下的平衡常数K= 。
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有 (填字母)
A升高温度;B降低温度;C增大压强;D减小压强;E加入催化剂;G移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2,在相同的条件下,反应达平衡时,c(CO)= mol/L。
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,重新达到平衡后,CO的转化率 (填“升高”、“降低”还是“不变”),CO2的质量分数 (填“升高”、“降低”还是“不变”)。
(5)在催化剂存在和800℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态 (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向 移动。(填“正方向”或“逆方向”)
正确答案
(1)0.003 1 (2)A (3)0.003 (4)升高 降低 (5)否 逆方向
试题分析:(1)根据图像可知,反应进行到10min是达到平衡状态。此时生成的CO2的物质的量浓度是0.03mol/L,则根据方程式可知消耗CO的浓度是0.03mol/L,因此CO的化学反应速率为v(CO)=0.03mol/L÷10min=0.003mol/(L·min)-1。根据方程式可知
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.06 0.06 0 0
转化浓度(mol/L) 0.03 0.03 0.03 0.03
平衡浓度(mol/L) 0.03 0.03 0.03 0.03
所以该温度下反应的平衡常数K==1
(2)平衡常数只与温度有关系,与平衡移动变为直接关系,因此选项CDEG中平衡常数均是不变的。正方应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大。反之降低温度平衡常数减小,因此答案选A。
(3) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.02 0.02 0.04 0.04
转化浓度(mol/L) x x x x
平衡浓度(mol/L)0.02-x 0.02-x 0.04+x 0.04+x
则根据反应的平衡常数K==1可知
=1
解得x=-0.01
所以平衡时CO的浓度是0.03mol/L
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,水蒸气的浓度增大,平衡向正反应方向移动。所以重新达到平衡后,CO的转化率升高,根据方程式可知
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.06 0.12 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
平衡浓度(mol/L) 0.06-x 0.12-x x x
则根据反应的平衡常数K==1可知
=1
解得x=0.04
所以CO2的质量分数=×100%=45.83%
而未加入之前CO2的质量分数=×100%=47.83%
所以CO2的质量分数减小
(5)在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则根据平衡常数表达式K=可知,此时
>1,所以反应没有达到平衡状态,该反应向逆反应方向移动。
(14分)密闭容器中发生如下反应:2X(g)+Y(g) Z(g);△H <0
下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系图,t2、t3、t5 时刻外界条件有所改变,但各物质的用量都没有改变。
(1)t2 时外界条件的改变可能是 (填序号,下同);t5时外界条件的改变可能是
a.加入催化剂 b.减小压强 c.增大压强 d.升高温度
(2)t3 时,反应物X的转化率 (填“大于”、 “小于”或“等于”)t4时的反应物X的转化率。
(3)在 t 6时,固定容器体积,再向上述容器中充入1 mol氦气,此时,平衡 (填“是”或“否”)会发生移动。
(4)T℃时,若将2 mol X和1 mol Y在1 L的容器中混合,在 t1(t1=2s)时达到平衡,测得Z的浓度为0.5 mol·L-1,则2s 内用物质X表示的平均反应速率为 ;t1时反应物Y的转化率为 ;T℃时,该反应的平衡常数为 。
正确答案
(14分)(1)a b (2)大
(3)否 (4)0.5 mol·L-1·s-1 ; 50% ; 1
试题分析:(1)t2 时正逆反应速率同时增大,但平衡不移动。应用反应是体积减小的可逆反应,所以外界条件的改变可能是使用了催化剂,答案选a;t5时正逆反应速率都是减小的,但平衡向逆反应方向移动。由于正反应是放热反应,所以改变的外界条件的可能是减小了压强,答案选b。
(2)t3到t4是反应向逆反应方向移动,所以t3 时,反应物X的转化率大于t4时的反应物X的转化率。
(3)固定容器体积,再向上述容器中充入1 mol氦气,但容器中物质的浓度不变,所以平衡不移动。
(4)根据反应的方程式可知,此时X的浓度减少了1mol/L,所以X的反应速率是1mol/L÷2s=0.5 mol·L-1·s-1。消耗Y的物质的量是0.5mol,所以Y的转化率是0.5÷1=50%。该反应的平衡常数为。
点评:外界条件对平衡状态的影响,一般遵循勒夏特例原理。但需要注意的是压强对平衡状态的影响是通过改变浓度引起的,所以不能直接根据压强变化来判断。
工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0
某温度和压强条件下,分别将0.3 mol SiCl4(g)、0.2 mol N2(g)、0.6 mol H2(g)充入2 L密闭容器内,进行上述反应,5 min达到平衡状态,所得Si3N4(s)的质量是5.60 g。
(1)H2的平均反应速率是 mol·L-1·min-1。
(2)平衡时容器内N2的浓度是 mol·L-1。
(3)SiCl4(g)的转化率是 。
(4)若按n(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)=3∶2∶6的投料配比,向上述容器不断扩大加料,SiCl4(g)的转化率应 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)在不改变反应条件的情况下,为了提高SiCl4(g)的转化率,可通过改变投料配比的方式来实现。下列四种投料方式,其中可行的是 。
(6)达到平衡后升高温度,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.c(HCl)减少
B.正反应速率减慢,逆反应速率加快
C.Si3N4的物质的量减小
D.重新平衡时c(H2)/c(HCl)增大
正确答案
(1)0.048 (2)0.06 (3)40% (4)减小 (5)A、B (6)A、C、D
依据“三部曲”计算
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)
: 0.15 0.1 0.3 0
: 0.06 0.04 0.12 0.24
: 0.09 0.06 0.18 0.24
(4)相当于加压,平衡左移;(5)A、B、C、D的投料比分别为3∶3∶6、3∶6∶6、3∶2∶2、3∶1.5∶4.5,A、B、C、D分别相当于在3∶2∶6的投料配比基础上增加N2、增加N2、减少H2、减少N2和H2;(6)升高温度不论平衡向哪个方向移动,正逆反应速率均增大,B错误;升高温度,平衡左移,c(H2)增大,c(HCl)减小,A、C、D正确
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