解析:
选AC 由图中的每条曲线可知,随着温度的升高,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A正确;该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,故压强①>②>③,则容器的容积:
①<②<③,B错误;P点时CH3OH的体积分数为50%,设平衡时CO转化了xmol,则
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
起始/mol 0.1 0.2 0
平衡/molx2xx
转化/mol 0.1-x0.2-2xx
=0.5,解得x=0.075mol
因此CO的转化率为75%,C正确;设容器②的容积为1L,根据平衡时的物质的量可知,该反应的平衡常数K=
=1200,按照D项加入的各物质的物质的量,因此Q=
≈356v逆,D错误。
14.苯乙烯(C6H5CH===CH2)是生产各种塑料的重要单体,其制备原理是:
C6H5C2H5(g)
C6H5CH===CH2(g)+H2(g),实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(水蒸气不参加反应),如图为乙苯的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强的关系。
下列说法正确的是( )
A.a、b两点转化率不等,但是化学平衡常数相等
B.b点转化率为50%,则混合气体中苯乙烯的体积分数为
C.恒容时加入稀释剂(水蒸气)能减小C6H5C2H5平衡转化率
D.b点和c点温度和压强相同,故其反应速率也相等
解析:
选A A项,根据图像可知,a、b两点转化率不等,但a、b两点温度相同,化学平衡常数相等,正确;B项,令开始时投入乙苯的物质的量为1mol,则水蒸气的物质的量为8mol,b点乙苯转化率为50%,参加反应的乙苯为1mol×50%=0.5mol,根据“三段式”
C6H5C2H5(g)
C6H5CH===CH2(g)+H2(g)
起始(mol)1 0 0
转化(mol)0.50.50.5
平衡(mol)0.50.50.5
平衡时混合体系总物质的量=8mol+0.5mol+0.5mol+0.5mol=9.5mol,混合气体中苯乙烯的体积分数=
=
,错误;C项,恒容条件下,加入稀释剂水蒸气,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,C6H5C2H5平衡转化率不变,错误;D项,体系总压强不变时,c点
值比b点大,c点各物质浓度变小,c点反应速率比b点小,错误。
15.
工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)。
在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别如图中a和b所示。
已知容器a的体积为10L,温度为Ta,下列说法不正确的是( )
A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025mol·L-1·min-1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta下的平衡常数为27
解析:
选B 观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知,当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态,a容器中反应达到平衡用了4min,b容器中反应达到平衡用了6.5min,两个容器中反应快慢不同。
用三段式分析a容器中各物质的相关量:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
起始(mol) 1.1 1.1 0 0
转化(mol)1.01.01.03.0
平衡(mol)0.10.11.03.0
容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率v(CH4)=
=0.025mol·L-1·min-1,A正确;投入相同的反应物,a和b达到平衡状态所用时间a<b,平衡时CO物质的量a>b,所以a、b两容器中反应温度一定不同,B错误;在恒温恒容条件下,随着反应的进行,反应体系中气体物质的量不断增加,体系的压强逐渐增大,C正确;该反应在Ta温度下的平衡常数K=
=
=27(mol·L-1)2,D正确。
16.(2020·山东模考)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯,其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯,该反应的化学方程式为
CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)
CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)
已知v正=k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),
其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的物质的量分数。
(1)反应开始时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料,测得348K、343K、338K三个温度下乙酸甲酯转化率(a)随时间(t)的变化关系如下图所示。
该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
348K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=________(保留2位有效数字)。
在曲线①、②、③中,k正-k逆值最大的曲线是________;A、B、C、D四点中,v正最大的是________,v逆最大的是________。
(2)343K时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。
则达到平衡后,初始投料比________时,乙酸甲酯转化率最大;与按1∶2投料相比,按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂,下列关于该催化剂的说法正确的是________。
a.参与了醇解反应,但并不改变反应历程
b.使k正和k逆增大相同倍数
c.降低了醇解反应的活化能
d.提高乙酸甲酯的平衡转化率
解析:
(1)根据图像,①的速率最快,说明①对应的是最高温度348K,温度升高,平衡时转化率增大,说明正向是吸热的,所以ΔH>0。
348K时,设初始投入为1mol,则有:
CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)
CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)
起始:
1 1 0 0
转化:
0.640.640.640.64
平衡:
0.360.360.640.64
代入平衡常数表达式:
Kx=x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]=0.32×0.32/(0.18×0.18)=3.2。
k正、k逆是温度的函数,根据平衡移动的规律,k正受温度影响更大,因此温度升高,k正增大的程度大于k逆,因此k正-k逆值最大的曲线是①。
根据v正=k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大,温度高,因此A点v正最大,C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高,因此C点v逆最大。
(2)增大己醇的投入量,可以增大乙酸甲酯转化率,因此2∶1时乙酸甲酯转化率最大。
化学平衡常数Kx只与温度有关,因此不变。
(3)催化剂参与了醇解反应,改变了反应历程,a错误;催化剂不影响化学平衡,说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数,b正确;催化剂能够降低反应的活化能,c正确;催化剂不改变化学平衡,d错误。
因此,选择b、c。
答案:
(1)> 3.2 ① A C
(2)2∶1 不变
(3)bc