- 化学平衡
- 共20016题
水煤气(主要成分:CO、H2)是重要燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的炭层制得:C (s)+H2O(g)
CO (g)+H2 (g);△H=+131.3kJ•mol-1
(1)某温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示.请填写表中相应的空格.
(2)另有一个容积可变的密闭容器.恒温恒压下,向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 (H216O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍.平衡时水蒸气的转化率为______;向该容器中补充 a mol 炭,水蒸气的转化率将______(填“增大”、“减小”、“不变”),再补充 a mol 水蒸气 (H218O),最终容器中C16O和C18O 的物质的量之比为______.
(3)己知:C (s)+1/2O2(g)=CO (g);△H=-110.5kJ•mo1-1CO(g)+1/2O2(g)=CO2 (g);△H=-283.0kJ•mo1-1
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O (g);△H=-241.8kJ•mo1-1那么,将2.4g 炭完全转化为水煤气,然后再燃烧,整个过程△H=______kJ•mo1-1.
正确答案
(1)由反应Ⅰ达到平衡状态可知,反应的平衡常数K==1,
反应Ⅱ中Qc==3.33>1,则反应向逆反应方向移动,即V正<V逆,
反应Ⅳ中V正=V逆,说明反应达平衡状态,则有=1,c(H2)=0.4mol/L,
故答案为:
(2)根据反应方程式利用三段式法计算,转化的水蒸汽为x,根据体积之比等于物质的量之比计算,
C (s)+H216O(g)
C16O (g)+H2 (g)
起始:1mol 0 0
转化:x x x
平衡:1-x x x
则有:=1.25,x=0.25mol,所以转化率为
× 100%=25%,
增加固体的对反应速率和化学平衡都没有影响,水蒸气的转化率不变,
恒温恒压下,再补充 a mol 水蒸气 (H218O),平衡状态不变,为等效平衡,水的转化率相等,则有生成的C18O 的物质的量为a×25%=0.25a,
所以达平衡时C16O和C18O 的物质的量之比为0.25:0.25a=1:a,
故答案为:25%;不变;1:a;
(3)n(C)==0.2mol,与水反应生成0.2molCO和0.2molH2,反应吸收的热量为0.2mol×131.3KJ/mol=26.26KJ,
0.2molCO完全燃烧放出的热量为0.2mol×283KJ/mol=56.6KJ,
0.2molH2完全燃烧放出的热量为0.2mol×241.8KJ/mol=48.36KJ,
所以将2.4g 炭完全转化为水煤气,然后再燃烧,整个过程放出的热量为56.6KJ+48.36KJ-26.26KJ=78.7KJ,
整个过程△H=-78.7kJ•mo1-1,故答案为:-78.7.
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
试回答下列问题
(1)上述反应的正反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某温度下,上述反应达到平衡后,保持容器体积不变升高温度,正反应速率_______(填“增大”、“减小”或“不变”),容器内混合气体的压强_____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)830℃时,在恒容反应器中发生上述反应,按下表中的物质的量投入反应混合物,其中向正反应方向进行的有_____________(选填A、B、C、D)。
(4)830℃时,在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时,CO的转化率是_______________。
正确答案
(1)放热
(2)增大;增大
(3)BC
(4)60%
为减小CO2对环境的影响,在限制排放量的同时,应加强对CO2创新利用的研究。利用CO2在适当条件下合成甲醇和水。在2L的密闭容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJ/mol。测得CO2(g)和CH3OH(g) 的浓度随时间变化如图所示
(1)从反应开始到平衡,v(H2)=_____________;
(2)下列能说明该可逆反应已达到化学平衡状态的是____________
A.CO2和CH3OH的浓度相等
B.混合气体的密度不再发生变化
C.3V正(H2)= V逆(CH3OH)
D.混合气体的相对平均分子质量不再发生变化
(3)能使平衡体系中n(CH3OH)增大的措施有_______________。
(4)若在相同的条件下,同一容器中充入2 molCH3OH和2 mol H2O(g),达到化学平衡状态时n(CO2)= ____________;CH3OH的转化率=_________________。
正确答案
(1)0.24mol/(L.min)
(2)D
(3)增加反应物用量或降温
(4)0.4mol;20%
已知氯水中有如下平衡:Cl2+H2OHCl+HClO。常温下,在一个体积为50mL的针筒里吸入40mLCl2后,再吸入10mL水。
(1)写出针筒中可能观察到的现象:__________________。
(2)若将此针筒长期放置,又可能看到何种变化____________,试用平衡的观点解释_____________。
(3)若把针筒中的氯水分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ份。第Ⅰ份加少量固体NaHSO3,第Ⅱ份加少量固体NaHCO3,第Ⅲ份不加任何物质,保持原样。则三份氯水中c(HClO)的大小是______>______>________。
(4)若在针筒中的氯水加入氢氧化钠的酚酞试液,红色褪去。其原因可能有两种,分别是:
①________________;②________________。如何用实验方法确认上述原因:________________。
正确答案
(1)针筒向里缩进,气体体积变小,气体溶液颜色变浅
(2)气体、溶液颜色接近无色,最终仍有气体,大约是原氯气的一半;2HClO2HCl+O2↑,HClO的减少,原平衡不断向右移动,Cl2减少,生成氧气,理论上讲:2Cl2+2H2O==4HCl+O2↑
(3)Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
(4)①氯水的次氯酸对酚酞漂白;②氢氧化钠和氯水反应,溶液不再呈碱性,故酚酞褪色;向已褪色的溶液中滴加氢氧化钠溶液,如溶液呈红色,则是②的原因,否则是①的原因
在一个固定体积为2升的密闭容器中,充入2 mol A和1 mol B,发生如下反应:
2A(g)+ B(g)3C(g)+ D(s),2分钟反应达到平衡,此时C的浓度为1.2 mol/L。
(1)写出该反应平衡常数的表达式_____________,2分钟内B的平均反应速度为_________________
(2)若使容器温度升高,平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小,则正反应为__________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)若将容器体积缩小至1L,反应达到平衡时C的浓度为____________mol/L,平衡常数___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(1)K=[c(C)]3/([c(A)]2·[c(B)]);v=0.2mol/(L·min)
(2)吸热
(3)2.4mol/L;不变
1000℃时,在密闭容器中加入一定量的Na2SO4固体使其发生以下反应并达平衡:
Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g),△H<0,
在恒温恒容时回答以下问题
(1)向容器中分别加入以下物质,判断对平衡有无影响,有影响的应填写出平衡移动的方向。
①加入Na2SO4________________。②加入焦炭________________。
(2)若初时加入的Na2SO4是1.42g,平衡时容器中固体物质质量是1.10g,Na2SO4的转化率是
_______________。
(3)若将容器温度升高20℃,H2在混合气体中含量变化用图中 _______图表示最合适。
正确答案
(1)①无影响;②有影响,正向移动
(2)50%
(3)D
在一定条件下,反应xA+yBzC达到平衡。
(1)若A、B、C均为气体,减压后平衡向逆反应方向移动,则x、y、z间的关系是________。
(2)已知C是气体,且x+y=z,在增大压强时,若平衡发生移动,则一定向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(3)已知B、C是气体,当其他条件不变时,增大A的物质的量,平衡不移动,则A为________态。
正确答案
(1)x+y>z
(2)逆
(3)液态或固
(1)已知16g固体单质S完全燃烧生成SO2气体时,放出148.4kJ的热量,则该反应的热化学方程式为
_______________________。
(2)NH3水溶液呈弱碱性,并可用作农业化肥,现进行下列研究:现将一定量的H2和N2充入10L的密闭容器中,在一定条件下使其发生反应,有关H2、N2、NH3三者的物质的量的变化与时间的关系如图所示
若t1=10min,则0至t1时间内H2物质的反应速率为_____________;该反应在t2时达到平衡,其化学反应方程式为___________,此温度下该反应的平衡常数为_____________。试判断t1时反应是否处于平衡状态____________(是或否)原因是_________________。
根据图中曲线变化情况判断,t1时刻改变的反应条件可能是______________(填下列各项序号)
a.加入了催化剂 b.降低了反应的温度 c.向容器中又充入了气体N2
正确答案
(1)S(s)+O2(g)=SO2(g) △H =-296.8kJ·mol-1
(2)0.0015mol·L-1·min-1; N2+3H22NH3;4×102(mol·L-1)-2;否;浓度商不等于4×102;a
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显________色.
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是_____________。
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
b.2v (Cr2O72-) =v (CrO42-)
c.溶液的颜色不变
d.溶液的pH值不变
(3)第②步中,还原0.01mol Cr2O72-离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
(4)许多过渡(金属)元素的氢氧化物在水中有两种电离方式,Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡:H+ + CrO2-(亮绿色) + H2OCr(OH)3(s)
Cr3+(紫色) + 3OH-。下列有关说法中正确的是__________
a、加酸则平衡向右移动,则生成Cr3+盐,加碱则平衡向左移动,生成亚铬酸盐(CrO2-)
b、在一定条件下存在:Cr(OH)3 + OH- → CrO2- + 2H2O ;Cr(OH)3 + 3H+ → Cr3+ + 3H2O
c、Cr3+盐中加入NaOH溶液,先产生沉淀,后沉淀消失,溶液变成无色
d、Cr(OH)3(固)在水中的存在叁个平衡
正确答案
(1)橙
(2)cd
(3)0.06
(3)ab
把N2和H2以1:1的物质的量比混合后分成四等份,分别同时充入A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中(四个容器的容积固定,且不等),在保持相同温度的条件下,四容器中的合成氨反应相继达到平衡状态。分析表中的实验数据后回答有关问题
(1)①②③分别为_________ 、__________ 、__________ 。
(2)都达到平衡时,__________容器的NH3的物质的量所占的比例最大。
(3)四个容器的容积由小到大的顺序是______________ 。
正确答案
(1)10%;6.25%; 12%
(2)A
(3)A<D<B<C
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