(8分)(2011·扬州调研)在2 L密闭容器中反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800℃,实验Ⅲ在850℃,NO、O2的起始浓度都为0,NO2的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题:
(1)对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,得出的下列结论中正确的是( )
A.实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是:反应容器的体积缩小了
B.实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是:使用效率更高的催化剂
C.实验Ⅰ条件下该反应的平衡常数大于实验Ⅲ条件下该反应的平衡常数
D.对比实验Ⅰ和Ⅲ可知,该反应是吸热反应
(2)若实验Ⅰ中NO2的起始浓度改为1.2 mol·L-1,其他条件不变,则达到平衡时所需用的时间________40 min(填“大于”、“等于”或“小于”),NO2的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若实验Ⅰ中达平衡后,再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1 ∶1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变),则平衡将________移动,新平衡状态时NO2的物质的量浓度为________mol·L-1。
(4)若将实验Ⅲ所得的平衡混合气体通入足量的水中,欲使气体被完全吸收则至少应同时通入标准状况下的空气________L。(设空气中N2与O2体积比4 ∶1)
(8分)(2010·石家庄质量检测)在一密闭容器中发生反应N2+3H22NH3,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:
回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是________(填选项)。
A.t0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3
D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6
(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项)
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度
D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻________;t3时刻________;t4时刻________。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是________(填选项)。
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
(5)一定条件下,合成氨反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20%,则反应后与反应前的混合气体体积之比为________。
(8分)(2011·泰州模拟)某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验 序号 |
时间 温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
1 |
800 |
1.0 |
0.80 |
0.67 |
0.57 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
2 |
800 |
c2 |
0.60 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
3 |
800 |
c3 |
0.92 |
0.75 |
0.63 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
4 |
820 |
1.0 |
0.40 |
0.25 |
0.20 |
0.20 |
0.20 |
0.20 |
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1中,反应在10 min~20 min时间内平均速率为________mol·L-1·min-1。
(2)在实验2中,A的初始浓度c2=________mol·L-1,反应经20 min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是________。
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3________v1,且c3________1.0 mol/L(填“=”、“>”或“<”)
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是________反应(填“吸热”或“放热”),理由是________________________________________________________________________。
(8分)(2011·苏北四市调研)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气,反应为:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
ΔH=+131.3 kJ·mol-1,
ΔS=+133.7 J·(K·mol)-1
①该反应能否自发进行与________有关;
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母,下同)。
a.容器中的压强不变
b.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验 组 |
温度/ ℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
H2O |
CO |
H2 |
CO2 |
|||
1 |
650 |
2 |
4 |
1.6 |
2.4 |
5 |
2 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
1.6 |
3 |
3 |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
①实验1中以v(H2)表示的反应速率为_________________________________________。
②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是________(用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。
a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来
d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
(8分)德国人哈伯在1913年实现了合成氨的工业化生产,反应原理:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K时,
ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,试回答下列问题:
(1)计算说明298 K下合成氨反应能否自发进行?________(填“能”或“不能”);在298 K时,将10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,为什么放出的热量小于924 kJ?________。
(2)如图在一定条件下,将1 mol N2和3 mol H2混合于一个10 L的密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨占25%,试回答下列问题:
①N2的转化率为________;
②在达到状态A时,平衡常数KA=________(代入数值的表达式,不要求得具体数值),当温度由T1变化到T2时,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。
③在达到状态B时,下列说法正确的是( )
a.通入氩气使压强增大,化学平衡向正反应方向移动
b.N2的正反应速率是H2的逆反应速率的1/3倍
c.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小
d.增加N2的物质的量,H2的转化率降低
(3)若在恒温、恒压条件下合成氨反应达到平衡后,再向平衡体系中通入氩气,平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)在1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温高压下高转化率的电化学合成氨,其实验装置如图:
则阴极的电极反应式为____________________________________________________。
(8分)将2 mol H2O和2 mol CO置于1 L容器中,在一定条件下加热至高温,发生如下可逆反应:
2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
(1)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是________和________,或________和________。
(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=a mol,n(CO2)平=b mol。试求n(H2O)平=________。(用含a、b的代数式表示)