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1.(RJ选修4·P32改编题)某温度下,将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min后达到平衡,已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( )
A.a=3 B.a=2
C.B的转化率为40% D.B的转化率为60%
【解析】选C。温度不变,扩大容器体积(相当于减小压强)时,A的转化率不变,说明反应前后气体的体积不变,即a=1,A、B错误;设达到平衡时,B的转化量为xmol,则A、B、C、D的平衡量分别为(2-x)mol、(3-x)mol、xmol、xmol,设容器体积为1 L,则平衡常数K=1=,解得x=1.2,B的转化率=1.2 mol÷3 mol×100%=40%,所以C正确,D错误。
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2.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。下列判断错误的是 世纪金榜导学号30682113( )
A.平衡常数约为0.3
B.B的转化率为40%
C.A的平均反应速率为0.3 mol·L-1·min-1
D.若混合气体的相对分子质量不变则表明该反应达到平衡状态
【解析】选A。平衡时生成的C的物质的量为0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,物质的量之比等于化学计量数之比,故0.4 mol∶0.8 mol=x∶2,解得x=1,依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度;
3A(g)+B(g)C(g)+2D(g)
起始量/mol·L-1 1.5 0.5 0 0
变化量/mol·L-1 0.6 0.2 0.2 0.4
平衡量/mol·L-1 0.9 0.3 0.2 0.4
K==0.146,A错误;2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,由方程式3A(g)+B(g)C(g)+2D(g)可知,参加反应的B的物质的量为0.8 mol×=
0.4 mol,故B的转化率为×100%=40%,B正确;2 min内生成0.8 mol D,故2 min内D的反应速率v(D)==0.2 mol·L-1·min-1,速率之比等于化学计量数之比,故v(A)=v(D)=×0.2 mol·L-1·min-1=0.3 mol·L-1·min-1,C正确;因为该反应前后气体体积变小,而反应前后气体质量守恒,所以混合气体相对分子质量在反应进行过程中是变化的,当混合气体相对分子质量不变时则说明反应达到平衡状态,D正确。
3.如图所示为气相直接水合法合成乙醇:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。则乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp为(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分
数)( )
世纪金榜导学号30682114
A.0.082 B.0.072
C.0.072 MPa-1 D.0.082 MPa-1
【解析】选C。由图可知,A点乙烯的平衡转化率为20%,设起始量n(H2O)=n(C2H4)=
1 mol,转化的乙烯为0.2 mol,则:
C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)
起始量(mol): 1 1 0
转化量(mol): 0.2 0.2 0.2
平衡量(mol): 0.8 0.8 0.2
压强之比等于物质的量之比,则p(C2H4)=p(H2O)=7.8 MPa×=7.8 MPa×,p(C2H5OH)=7.8 MPa×=7.8 MPa×,则Kp==≈0.072 MPa-1。
4.一定条件下,可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。在恒温恒压条件下,总压不变,用平衡分压计算平衡常数更方便。下列说法不正确的是( )
世纪金榜导学号30682115
A.对于C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)在一定条件下达到平衡状态时,体系的总压强为p,其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol,则用分压表示的平衡常数Kp=3/p
B.恒温恒压下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。若此时A、B和C均增加
1 mol,平衡正向移动
C.一恒温恒压下,在一容积可变的容器中,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态时,N2、H2、NH3各1 mol,若此时再充入3 mol N2,则平衡正向移动
D.对于一定条件下的某一可逆反应,用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数,其数值不同,但意义相同,都只与温度有关
【解析】选C。A项,体系的总压强为p,其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol,则各气体的分压为,Kp==,正确;B项,恒温恒压下,若按2∶1∶2加入A、B和C时(如1 mol、0.5 mol和1 mol),平衡不移动,若均增加1 mol,相当于增加B物质的浓度,则平衡正向移动,正确;C项,恒温恒压下,达平衡时,设体积为a L,得K=a2;若再加入3 molN2,则体积为2aL,得Qc=a2=K,则平衡不移动,错误;D项,平衡常数只与温度有关,用平衡浓度和平衡分压表示的平衡常数意义相同,都表示可逆反应进行的程度大小,正确。
5.工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。相关信息如下表:
化学反应及平衡常数
平衡常数数值
500℃
800℃
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
K3
2.5
0.375
(1)反应②的化学平衡常数表达式为K=________,
该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:5c(CO2)·c(H2)=2c(CO)·c(H2O),试判断此时温度为________。
(2)500℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,发生反应②,达到平衡后,其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”),在其他条件不变的情况下,扩大容器容积,平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),化学平衡常数K2________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系,K3=________(用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,此时v(正)________v(逆)(填“>”“”“
(4)0.15 mol·L-1·min-1 =