答案:
B
解析:
容器中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),由题中图象分析,曲线变化中“先拐先平温度高”,可知甲容器中的温度高于丙容器,T1>T2,此时甲容器中平衡时二氧化碳的物质的量较小,说明温度升高,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,故A错误;T1℃时,甲容器中达到平衡时CO2的物质的量为0.1mol,根据题意可得:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始浓度/(mol·L-1)0.100.1000
转化浓度/(mol·L-1)0.050.050.0250.05
平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.0250.05
平衡常数K=
=10,则N2(g)+2CO2(g)2NO(g)+2CO(g)的平衡常数K=
。
若乙容器中N2的平衡转化率等于40%,则有
N2(g)+2CO2(g)2NO(g)+2CO(g)
起始浓度/(mol·L-1)0.100.2000
转化浓度/(mol·L-1)0.040.080.080.08
平衡浓度/(mol·L-1)0.060.120.080.08
K=
=0.047<0.1,因此反应需要继续向右进行,N2的转化率大于40%,故B正确;乙容器中的气体总量相当于甲容器中气体的2倍,建立平衡后,相当于甲容器平衡后增大压强,平衡向右移动,气体的物质的量减少,压强小于甲容器的2倍,故C错误;丙容器中反应达到平衡后,CO2的物质的量为0.12mol,则NO、CO、N2和CO2的物质的量浓度分别为0.04mol·L-1、0.04mol·L-1、0.03mol·L-1和0.06mol·L-1,平衡常数K=
=42.2,再充入0.10molNO和0.10molCO2,则NO、CO2的浓度变为0.09mol·L-1、0.11mol·L-1,此时Qc=
=28v(逆),故D错误。
13.在容积均为1L的三个密闭容器中,分别放入镍粉并充入1molCO,控制在不同温度下发生反应:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),当反应进行到5min时,测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.正反应为吸热反应,平衡常数:
K(T1)>K(T2)
B.反应进行到5min时,b容器中v(正)=v(逆)
C.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>a>c
D.减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态
答案:
D
解析:
本题考查化学反应速率与化学平衡。
温度越低,反应速率越慢,因此再结合a、b、c三容器对应数值知,a容器中反应未达到平衡,b→c的变化则说明随温度升高化学平衡逆向进行,则正反应为放热反应,A错误;反应进行到5min时,b容器未必达到平衡状态,则b容器中v(正)不一定等于v(逆),B错误;其他条件相同时,随温度升高平衡左移,K值减小,CO转化率减小,达到平衡时,CO的转化率为a>b>c,C错误;结合A项分析知,升温可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态,减压平衡逆向移动,导致Ni(CO)4浓度变小,即可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态,D正确。
14.能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1。
相关数据如下:
①c1________c2(填“>”“<”或“=”),a=________。
②该温度下反应的平衡常数K=________;若甲中反应10s时达到平衡,则0~10s内甲中的平均反应速率v(H2)=________。
③下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母编号)。
a.v(CO2)消耗=v(CH3OH)生成
b.气体的密度不再随时间改变
c.CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变
d.气体的平均相对分子质量不再随时间改变
④其他条件不变,达到平衡后,下列不能提高H2转化率的操作是________(填字母编号)。
a.降低温度 b.充入更多的H2
c.移除甲醇d.增大容器体积
(2)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。
①图Ⅰ可知,T1________(填“>”“<”或“=”)T2。
②由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是______________________________。
答案:
(1)①= 19.6 ②2.1 0.09mol·L-1·s-1
③cd ④bd
(2)①> ②增大 随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大
解析:
(1)①等效平衡,等温等容条件下,反应前后气体化学计量数之和不相等,转化到同一半边,投入量跟原平衡投入量相等,这两个平衡是全等平衡,即c1=c2,根据等效平衡得出:
29.4+a=49.0,a=19.6。
②设消耗CO2物质的量为xmol
根据放出的热量得出x=
=0.6。
K=
=2.1,
v(H2)=
=0.09mol·L-1·s-1。
③用不同种物质表示反应速率达到平衡状态时,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于其化学计量数之比,消耗CO2和生成CH3OH是同一方向,故a不能作为达到平衡状态的标志;依据ρ=m/V,反应物和生成物都是气体,反应过程中气体的质量不变,条件是等温等容,V不变,故b不能作为达到化学平衡的标志;依据化学平衡状态的定义:
一定条件下,当各组分的浓度不再改变,此状态为化学平衡状态,故c能作为达到化学平衡状态的标志;M=m/n,m始终不变,根据反应方程式的化学计量数判断,随着反应的进行气体的物质的量减小,n是改变的,故d能作为达到化学平衡状态的标志;④此反应是放热反应,根据勒夏特列原理,降低温度,反应向正反应方向移动,氢气的转化率升高,故a不符合题意;充入更多的氢气,反应虽然向正反应方向移动,但氢气的转化率降低,故b符合题意;移除甲醇,减少生成物的浓度,反应向正反应方向移动,氢气的转化率增大,故c不符合题意;增大容器体积,组分浓度减小,平衡向逆反应方向移动,氢气的转化率减小,故d符合题意。
(2)①由题图Ⅰ可知,在相同压强下,T1温度下C的平衡转化率大于T2温度下的,而该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,C的平衡转化率增大,故T1>T2。
②由图Ⅱ可知,随着X的物质的量的增多,C的转化率逐渐增大,其原因是随着X的物质的量的增多,容器容积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大。
15.(2017·河北保定一模)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。
其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。
因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。
请回答下列问题:
(1)将一定量的某PM2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH-)。
常温下测得该试样的组成及其浓度如下表:
根据表中数据判断该试样的pH=__________。
(2)汽车尾气中NOx和CO的生成:
已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0。
恒温、恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是________。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为112
D.氧气的转化率不再变化
(3)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:
_________________。
②洗涤含SO2的烟气。
下列可作为洗涤含SO2的烟气的洗涤剂的是________。
A.浓氨水 B.碳酸氢钠饱和溶液
C.FeCl2饱和溶液D.酸性CaCl2饱和溶液
(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
某研究性小组在实验室以Ag—ZS