【題目】焦炭是重要的工業(yè)原材料。

(1)已知在一定溫度下,C(s)+CO2(g) 2CO(g) 平衡常數(shù)K1;C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 平衡常數(shù)K2 ;CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常數(shù)K。則K、K1、K2,之間的關(guān)系是__________。

(2)用焦炭還原NO的反應(yīng)為:2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g) ΔH,向容積均為1L的甲、乙、丙三個(gè)恒溫(反應(yīng)溫度分別為400、T 、400℃)容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO,測(cè)得各容器中n(NO)隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如下表所示:

t/min

0

40

80

120

160

n(NO)(甲容器)/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

n(NO)(乙容器)/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

n(NO)(丙容器)/mol

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

①甲容器中,0~40 min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)=_____________ ;

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為__________________;400℃,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______;

③乙容器的反應(yīng)溫度T____400 “>”“<”“=”)

④丙容器達(dá)到平衡時(shí),NO的轉(zhuǎn)化率為___________;平衡時(shí)CO2的濃度為________。

⑤在恒容密閉容器中加入焦炭并充入NO氣體,下列圖像正確且能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___。

【答案】K=K2/K1 0.0125molL-1min-1 c(N2)c(CO2)/c(NO)2 0.5625 > 60% 0.3mol·L-1 A

【解析】

(1)根據(jù)三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可判斷平衡常數(shù)之間的關(guān)系;

(2)①根據(jù)數(shù)據(jù),計(jì)算040 min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率;

②依據(jù)反應(yīng)式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g),平衡常數(shù)表達(dá)式為c(N2)c(CO2)/c(NO)2;

列出三行式,求該反應(yīng)的平衡常數(shù)為;

③根據(jù)數(shù)據(jù),在400℃時(shí),甲丙容器,丙的充入量為甲的一半,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)NO的濃度比甲的一半還要大,說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。再比較甲和乙,開始充入量相同,乙容器達(dá)到平衡時(shí)間短,反應(yīng)快,且平衡時(shí)NO含量乙比甲多,說(shuō)明溫度比甲容器的高,升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以乙容器的反應(yīng)溫度T>400 ℃,

④由反應(yīng)式2NO(g)+ C(s)N2(g) +CO2(g)可知,

該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng)不能使平衡發(fā)生移動(dòng),甲丙兩容器建立等溫等容條件下的等效平衡,NO的轉(zhuǎn)化率和甲容器平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率相同;平衡時(shí)CO2的濃度為甲容器的一半。

⑤可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的物理量不變,以此分析。

(1)反應(yīng)C(s)+CO2(g) 2CO(g)K1=,

反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)K2=,

反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)中K=,所以K= K=K2/K1
故答案為K=K2/K1;

(2)①根據(jù)數(shù)據(jù),甲容器中,040 min內(nèi)用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)==0.0125molL-1min-1;

故答案為0.0125molL-1min-1。

②依據(jù)反應(yīng)式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g),平衡常數(shù)表達(dá)式為c(N2)c(CO2)/c(NO)2400℃,甲容器120min時(shí)達(dá)到平衡,

2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g)

起始量(mol) 2.00 0 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 1.20 0.60 0.60

平衡量(mol) 0.80 0.60 0.60

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=0.5625;

故答案為0.5625。

③根據(jù)數(shù)據(jù),在400℃時(shí),甲丙容器,丙的充入量為甲的一半,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)NO的濃度比甲的一半還要大,說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。再比較甲和乙,開始充入量相同,乙容器達(dá)到平衡時(shí)間短,反應(yīng)快,且平衡時(shí)NO含量乙比甲多,說(shuō)明溫度比甲容器的高,升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以乙容器的反應(yīng)溫度T>400 ℃,

故答案為:>。

④由反應(yīng)式2NO(g)+ C(s)N2(g) +CO2(g)可知,

該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng)不能使平衡發(fā)生移動(dòng),甲丙兩容器建立等溫等容條件下的等效平衡,NO的轉(zhuǎn)化率和甲容器平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率相同,為100%=60%;平衡時(shí)CO2的濃度為甲容器的一半,為=0.3mol/L。

故答案為60% ;0.3mol·L-1。

⑤可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的物理量不變

A.N2的百分含量不變,說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài),故A;

B.焓變對(duì)于確定的反應(yīng)是恒定量,不能作為達(dá)到平衡的標(biāo)志,故B不選

C. 根據(jù)反應(yīng)式2NO(g)+ C(s)N2(g) + CO2(g),平均摩爾質(zhì)量M=,氣體總物質(zhì)的量不變,氣體質(zhì)量增加,所以氣體平均摩爾質(zhì)量應(yīng)增大。故C不選

D.CO2的濃度開始應(yīng)為0,后來(lái)增加,故圖像不正確,故D不選

故答案為:A。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(3)工業(yè)上將氯氣通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,化學(xué)方程式為____。

(4)Cl2制成漂白粉的主要目的是________(填字母)。

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B.使它轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定物質(zhì),便于保存和運(yùn)輸

C.使它轉(zhuǎn)化為較易溶于水的物質(zhì)

D.提高氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù),有利于漂白、消毒

(5)將漂白粉溶于適量水中,呈白色濁狀物,靜置沉降。取少許上層清液,滴加碳酸鈉溶液出現(xiàn)白色沉淀,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________

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