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 。
选项投料方式
An(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)=1∶1∶2
Bn(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)= 1∶2∶2
Cn(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)= 3∶2∶2
Dn(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)= 2∶1∶3
(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
工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯
(g)+CO2(g)
(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=-166 kJ·mol-1
(1)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K= 。
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(2)在3 L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中实验Ⅰ在T1℃,0.3 MPa,而实验Ⅱ、Ⅲ分别改变了实验其他条件;乙苯的浓度随时间的变化如图1所示。
图1 图2
①实验Ⅰ乙苯在0~50 min时的反应速率为 。
②实验Ⅱ可能改变的条件是 。
③图2是实验Ⅰ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图2中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
(3)若实验Ⅰ中将乙苯的起始浓度改为1.2 mol·L-1,其他条件不变,乙苯的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为 。
已知反应①Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g) ΔH=a kJ·mol-1,平衡常数为K;反应②CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1;反应③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1。测得在不同温度下,K值如下:
温度/℃ | 500 | 700 | 900 |
K | 1.00 | 1.47 | 2.40 |
(1)若500 ℃时进行反应①,CO2的起始浓度为2 mol·L-1,CO的平衡浓度为 。
(2)反应①为 (选填“吸热”或“放热”)反应。
(3)700 ℃时反应①达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有 (填序号)。
A.缩小反应器体积B.通入CO2C.温度升高到900 ℃D.使用合适的催化剂
E.增加Fe的量
(4)下列图像符合反应①的是 (填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)。
(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH= 。
(6)请运用盖斯定律写出Fe(固体)被O2(气体)氧化得到Fe2O3(固体)的热化学方程式: 。
甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如下图。
①已知100 ℃压强为p1时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的p1 p2(填“<”“>”或“=”),100 ℃压强为p2时平衡常数为 。
③该反应的ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一定条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是( )
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验表格中。
A.下表中剩余的实验条件数据:a= ;b=
。
B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强px= MPa。
实验编号 | T/℃ | n(CO)/n(H2) | p/MPa |
1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
2 | a | 1/3 | 5 |
3 | 350 | b | 5 |
NO2和N2O4可相互转化:2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1 L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法中正确的是( )
A.图中共有两条曲线x和y,其中曲线y表示NO2浓度随时间的变化
B.A、B、C、D四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是B和C
C.反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因是加入0.4 mol N2O4
D.若要达到与D相同的状态,在25 min时还可采取的措施是适当缩小容器体积
一定温度下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1,测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,下列说法正确的是( )
A.平衡常数K=
B.达到平衡后NO2与SO2的转化率相等
C.SO3和NO的体积比保持不变可以证明达到平衡状态
D.在反应过程中可能存在c(NO2)=c(SO2)
