1、1阶段检测七（专题七）一、选择题(本大题共 25 小题,每小题 2 分,共 50 分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应,根据下列在相同时间内测得的结果判断,生成氨的反应速率最快的是 ( )A.v(NH3)=0.1 mol/(Lmin)B.v(NH3)=0.2 mol/(Lmin)C.v(H2)=0.3 mol/(Lmin)D.v(H2)=0.4 mol/(Lmin)答案 D 反应为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),以氢气的反应速率为标准进行判断。 A 项,v(NH 3)=0.1 mol/
2、(Lmin),所以 v(H2)=0.15 mol/(Lmin);B 项,v(NH 3)=0.2 mol/(Lmin),所以 v(H2)=0.3 mol/(Lmin);C 项,v(H 2)=0.3 mol/(Lmin);D 项,v(H 2)=0.4 mol/(Lmin),所以反应速率最快的是D。2.足量的锌块与一定量的盐酸反应,为了减慢反应速率,但不减少氢气的产量,可采取的措施是( )A.加入 CaCO3固体 B.加入 NaOH 固体C.加水稀释 D.改为锌粉答案 C A 项,CaCO 3固体与盐酸反应,由于会消耗盐酸,因此会减少氢气的产量,错误;B 项,加入的 NaOH固体与盐酸反应,会消耗盐
3、酸,因此会减少氢气的产量,错误;C 项,加水稀释,盐酸浓度降低,但 HCl 的量不变,正确;D 项,锌块改为锌粉会加快反应速率,错误。3.可逆反应达到平衡的根本原因是( )A.反应混合物中各组分的浓度相等B.正、逆反应都还在继续进行C.正、逆反应的速率均为零D.正、逆反应的速率相等答案 D 可逆反应达到平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度不一定相等,这与物质的初始浓度和转化率有关,故 A 错误;无论反应是否达到平衡状态,正、逆反应始终都在进行,故 B 错误;可逆反应达到平衡状态时,反应始终在进行且正、逆反应速率相等但不为 0,故 C 错误;当可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,故 D
4、正确。4.下列措施对增大反应速率明显有效的是( )2A.Al 在氧气中燃烧生成 Al2O3,将 Al 片改成 Al 粉B.Fe 与稀硫酸反应制取 H2时,改用浓硫酸C.在 K2SO4溶液与 BaCl2溶液反应时,增大压强D.Na 与水反应时增大水的用量答案 A Al 片改成 Al 粉时,Al 的表面积增大,与氧气的反应速率也明显增大,A 正确。Fe 与稀硫酸反应制取 H2时,改用浓硫酸在常温下会发生钝化使反应停止,B 错误。K 2SO4溶液与 BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀和 KCl,反应过程中没有气体参加也无气体生成,所以加压对该反应的反应速率没有影响,C 错误。Na 与 H2O 反应
5、时增大 H2O 的用量,对于 H2O 的浓度没有影响,也不会影响该反应的反应速率,D 错误。5.对于在密闭容器中进行的反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) Hq,在恒容密闭容器中反应达到平衡时 ,下列说法正确的是( )A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动B.X 的正反应速率是 Y 的逆反应速率的 倍mnC.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小D.若平衡时 X、Y 的转化率相等,则说明反应开始时 X、Y 的物质的量之比为 nm答案 B 恒容条件下,通入稀有气体使压强增大,反应混合物的浓度不变,正、逆反应速率不变,平衡不移动,故 A 错误;可逆反应达到平衡时不同物质表示的正、
6、逆反应速率之比等于化学计量数之比,X 的正反应速率是 Y 的逆反应速率的 m/n 倍,说明反应达到平衡,故 B 正确;降低温度,平衡向正反应方向移动,由于 m+nq,反应混合气体总的物质的量减小,混合气体的总质量不变,则混合气体的平均摩尔质量增大,故 C 错误;反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比,平衡时 X、Y 的转化率相等,说明反应开始时 X、Y 的物质的量之比为 mn,故 D 错误。故选 B。10.一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g)。若 c(HI)由 0.1 mol/L 降到 0.07 mol/L 需要 15 s,则 c(HI)由 0.0
7、7 mol/L 降到 0.05 mol/L,所需的时间( )A.等于 15 s B.等于 10 s C.大于 10 s D.小于 10 s4答案 C 若 c(HI)由 0.1 mol/L 降到 0.07 mol/L,需要 15 s,即减少 0.03 mol/L 需要 15 s;c(HI)由0.07 mol/L 降到 0.05 mol/L 时,浓度减少 0.02 mol/L,当速率与浓度变化成正比时,需要 15 0.02mol/L0.03mol/Ls=10 s,但 HI 浓度越小,化学反应速率越小,需要的时间就越长,所以需要时间大于 10 s。11.某温度下,在一个 2 L 的密闭容器中,加入
8、4 mol A 和 2 mol B 进行如下反应:3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成 1.6 mol C,则下列说法正确的是( )A.该反应的化学平衡常数表达式是 K=c4(C)c2(D)c3(A)c2(B)B.此时 B 的平衡转化率是 40%C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大D.增加 B,B 的平衡转化率增大答案 B 化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体,而物质 C 是固体,A 错误;根据化学方程式可知,平衡时减少的 B 的物质的量是 1.6 mol0.5=0.8 mol,所以 B 的转化率为 40%,B 正确;平衡常数只与温度有关,增
9、大压强,平衡常数不变,C 错误;增加 B 后平衡右移,A 的转化率增大,而 B 的转化率减小,D 错误。12.尿素是首个由无机物人工合成的有机物。工业上尿素由 CO2和 NH3在一定条件下合成,当氨碳比n(NH3)/n(CO2)=4 时,CO 2的转化率随时间的变化关系如图所示,则 A 点的逆反应速率 v 逆 (CO2)与 B 点的正反应速率 v 正 (CO2)的大小关系为( )A.v 逆 (CO2)v 正 (CO2) B.v 逆 (CO2)x,所以 x=1,A 错误;向平衡后的乙容器中充入氦气,容器内压强虽然增大,但7反应混合物各组分的浓度不变,平衡不移动,转化率不变(压强影响平衡移动的本质
10、是改变体积进而影响反应混合物各组分的浓度),B 错误;该反应为放热反应,将乙容器单独升温,平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,乙容器中 A 的转化率比甲容器的转化率低,不可能使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同,C 错误;向甲容器中再充入 2 mol A、2 mol B,可以等效为原平衡状态下压强增大一倍,平衡向正反应方向移动,A 的转化率增大,所以再次达到平衡时甲容器中 A 的浓度小于原平衡中 A 的浓度的2 倍,平衡移动可以降低浓度增大的趋势,但不能消除浓度增大,达新平衡时 A 的浓度比原平衡时的 A 的浓度大,所以再次达到平衡时甲容器中 0.78 molL-1vNB.平衡常
11、数 KMKN,故 B 错误;C 项,催化剂对平衡移动无影响,则催化剂不能改变 CO2的平衡转化率,故 C 错误;D 项,若投料比 n(H2)n(CO 2)=31,图中 M 点 CO2的转化率为 50%,设初始时投入 3 mol H2和 1 mol CO2,则:6H 2(g)+2CO2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g)开始/mol 3 1 0 0转化/mol 1.5 0.5 0.25 1平衡/mol 1.5 0.5 0.25 1CO2的体积分数为 100%15.4%,故 D 正确。0.51.5+0.5+1+0.2522.某温度下,H 2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)的平
12、衡常数 K= 。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器94中,投入 H2(g)和 CO2(g),其起始浓度如下表所示。起始浓度 甲 乙 丙c(H2)(mol/L) 0.01 0.02 0.0210c(CO2)(mol/L) 0.01 0.01 0.02下列判断不正确的是( )A.平衡时,乙中 CO2的转化率大于 60%B.平衡时,甲中和丙中 CO2的转化率均是 60%C.平衡时,丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍,是 0.012 mol/L D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢答案 C 设平衡时甲中 CO2的转化浓度为 x mol/L,则平衡时 H2、CO 2、H 2O、CO
13、的浓度分别为(0.01-x) mol/L、(0.01-x) mol/L、x mol/L、x mol/L,根据平衡常数 K= = ,解得 x=0.006,则甲中xx(0.01-x)(0.01-x)94CO2的转化率为 100%=60%,由于乙相对于甲增大了 c(H2),因此 CO2的转化率增大,A 项正确;设平衡0.0060.01时丙中 CO2的转化浓度为 y mol/L,则平衡时 H2、CO 2、H 2O、CO 的浓度分别为(0.02-y) mol/L、(0.02-y) mol/L、y mol/L、y mol/L,根据平衡常数 K= = ,解得 y=0.012,则丙中 CO2的转化率为yy(0
14、.02-y)(0.02-y)94100%=60%,B 项正确;平衡时甲中 c(CO2)=0.01 mol/L-0.006 mol/L=0.004 mol/L,丙中 c(CO2)0.0120.02=0.02 mol/L-0.012 mol/L=0.008 mol/L,C 项错误;反应开始时,丙中反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小,反应速率最慢,D 项正确。23.在温度相同、容积均为 2 L 的 3 个恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温,测得反应达到平衡时的有关数据如下,下列说法正确的是( )甲 乙 丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol N2、6 m
15、ol H22 mol NH3NH3浓度(molL -1) c1 c2 c3反应的能量变化 放热 Q1 kJ 放热 Q2 kJ 吸热 Q3 kJ体系压强(Pa) p1 p2 p3反应物转化率 1 2 3已知:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ mol -1。A.2p1=2p3p211B. 2+ 392.4答案 A A 项,甲和丙中平衡状态相同,乙中相当于在甲中平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,所以乙中压强减小,小于甲的 2 倍,即 2p1=2p3p2,故 A 正确。B 项,丙容器中加入 2 mol NH3,最后达到和甲相同的平衡状态, 1+ 3=1;乙容器中反应物
16、投入量为 2 mol N2、6 mol H 2,由于乙中相当于在甲平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,反应物的转化率增大,所以转化率 2+ 31,故 B 错误;C 项,乙中氮气、氢气转化率大于甲和丙,平衡后乙中氨气体积分数最大,故 C 错误;D 项,甲与丙中平衡完全等效,根据盖斯定律可知,Q 1+Q3=92.4,故 D 错误。24.在 10 L 恒容密闭容器中充入 X(g)和 Y(g),发生反应 X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表:起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol实验编号 温度/n(X) n(Y) n(M) 700 0.40 0.10 0.090 800
17、0.10 0.40 0.080 800 0.20 0.30 a 900 0.10 0.15 b下列说法正确的是( )A.实验中,若 5 min 时测得 n(M)=0.050 mol,则 0 至 5 min 时间内,用 N 表示的平均反应速率 v(N)=1.010-2 mol/(Lmin)B.实验中,该反应的平衡常数 K=2.0C.实验中,达到平衡时,X 的转化率为 60%D.实验中,达到平衡时,b0.060答案 C A 项,0 至 5 min 内,v(M)= =110-3 mol/(Lmin),v(N)=v(M)=110-3 mol/(Lmin),A0.050mol10 L5min项错误;B
18、项,根据“三段式”:X(g) + Y(g) M(g) + N(g)初始(mol/L) 0.010 0.040 0 0转化(mol/L) 0.008 0.008 0.008 0.00812平衡(mol/L) 0.002 0.032 0.008 0.008K= =1,B 项错误;0.008mol/L0.008mol/L0.002mol/L0.032mol/L实验,根据“三段式”得:X(g) + Y(g) M(g)+N(g)初始(mol/L)0.020 0.030 0 0转化(mol/L) x x x x平衡(mol/L)0.020-x 0.030-x x x根据温度不变,K 不变可得=1,x=0.
19、012x2(0.020-x)(0.030-x)X 的转化率= 100%=60%,C 项正确;0.012mol/L0.020mol/L由实验中数据可知该反应为放热反应,900 时的平衡常数应小于 800 时的平衡常数,假设实验中 K=1,则=1(b10mol/L)20.10-b10mol/L0.15-b10mol/Lb=0.06综上所述,900 达到平衡时 b0.8,说明平衡时 1,因为 1.40.8,说3.515 3.515(8.515)2(3.515)2 c(O2)c(NO2)明平衡时 c(O2) molL-1, 应小于 1,B 不正确。C 项,假设某状态时中 NO3.515 3.515 c
20、(O2)c(NO2)的体积分数为 50%,计算可得此时 Qc=4.8K,则反应逆向进行,观察方程式中各物质的化学计量数可知n(总)每减少 a mol,n(NO)必减少 2a mol,故平衡时 NO 体积分数必小于 50%,故 C 项正确。D 项,中平衡时 v 正 =k 正 0.22,v 逆 =k 逆 0.420.2,当温度改变为 T2时,v 正 =0.04k 正 v 逆 =0.032k 正 ,平衡向正反应方向移动,因为正反应为吸热方向,所以外界温度改变应为升温,即 T2T1,故 D 项错误。二、非选择题(本大题共 7 小题,共 50 分)26.(6 分)氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物
21、陶瓷材料,可在温度高于 1 500 时,通过碳热还原法制得。实验研究认为,该碳热还原反应分两步进行:Al 2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物 X(X 中 Al 与 O 的质量比为 6.752);在碳存在下,X 与 N2反应生成 AlN。请回答:(1)X 的化学式为 。 (2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为:Al2O3(s)+3C(s)+N2(g) 2AlN(s)+3CO(g)14在温度、容积恒定的反应体系中,CO 浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。下列说法不正确的是 。 A.从 a、b 两点坐标可求得从 a 到 b 时间间隔内该化学反应的平均速率B.c 点切线的斜率表示该化
22、学反应在 t 时刻的瞬时速率C.在不同时刻都存在关系:v(N 2)=3v(CO)D.维持温度、容积不变,若减少 N2的物质的量进行反应,曲线甲将转变为曲线乙该反应在高温下自发进行,则随着温度升高,反应物 Al2O3的平衡转化率将 (填“增大”“不变”或“减小”),理由是 。 一定温度下,在压强为 p 的反应体系中,平衡时 N2的转化率为 ,CO 的物质的量浓度为 c;若温度不变,反应体系的压强减小为 0.5p,则 N2的平衡转化率将 (填“”),平衡时 CO 的物质的量浓度 。 A.小于 0.5c B.大于 0.5c,小于 cC.等于 c D.大于 c(3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液,加热,吸
23、收产生的氨气,进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量。写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式 。 答案 (1)Al 2O(2)CD 增大 该反应高温下自发进行,且 S0,所以 H0,即正反应为吸热反应,则升高温度,平衡正向移动 B(3)AlN+NaOH+H2O NH3+NaAlO 2解析 (1)X 中,n(Al)n(O)= =21,故 X 的化学式为 Al2O。(2)由 a、b 两点纵坐标可得6.7527 216c(CO),由横坐标可得 t,从而可求出从 a 到 b 时间间隔内该化学反应的平均速率,A 正确;c 点切线的斜率表示该化学反应在 t 时刻的瞬时速率,B 正确;
24、在不同时刻存在关系:3v(N 2)=v(CO),C 错误;减少 N2的物质的量,平衡逆向移动,平衡时 CO 浓度比甲曲线的 CO 浓度小,D 错误。该反应的 S0,反应在高15温下自发进行,说明反应的 H0,升高温度,平衡正向移动,故反应物 Al2O3的平衡转化率将增大。减小压强,平衡正向移动,N 2的平衡转化率将增大,故大于 。若平衡不移动,CO 的物质的量浓度相应减为0.5c,但平衡右移,故 0.5cK1K2K1(1)推测反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)相同条件下,反应在 2 L 密闭容器内,选用不同催化剂,反应产生 N2的量随时间变化如图所示。计算 04 min 内在 A
25、催化剂作用下,反应速率 v(NO)= 。 下列说法正确的是 。 A.该反应的活化能大小顺序是:E a(A)Ea(B)Ea(C)B.增大压强能使反应速率加快,是因为增加活化分子百分数C.单位时间内 HO 键与 NH 键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当温度不变时,说明反应已经达到平衡.(1)对于反应 2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g),探究反应中 NO 的平衡转化率与压强、温度的关系,得到如图 1 所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因: 。 16(2)探究上述反应中平衡时 CO2的体积分数与反应物中的 、温度的关系,得到
26、如图 2 所示的曲线。n(NO)n(CO)在 X、Y、Z 三点中,CO 的转化率从大到小的顺序是 。 若保持其他条件不变,请在图 2 中画出温度为 T2(T2YX解析 .(1)已知 K1K1,说明随温度升高,K 减小,则反应为放热反应,H 1K2,说明随温度升高,K 减小,则反应 为放热反应,H 20,即反应为吸热反应。17(2)已知 4 min 时 n(N2)为 2.5 mol,则消耗的 NO 为 3 mol,所以 v(NO)= =0.375 molL-3mol2 L4min1min-1。C 项,单位时间内 HO 键与 NH 键断裂的数目相等时,则消耗的 NH3和消耗的水的物质的量之比为 4
27、6,说明反应已经达到平衡,故 C 正确;D 项,该反应为放热反应,在恒容绝热的密闭容器中反应时温度会升高,当温度不变时,说明反应已经达到平衡,故 D 正确。.(2)从 X 点到 Z 点, 增大,促进 CO 的转化,在 X、Y、Z 三点中,CO 的转化率从大到小的顺序是n(NO)n(CO)ZYX。由题图 1 可知,温度越高,转化率越低,该反应为放热反应,则温度为 T2(T2”或“”或“ 0.001 0.36(2)大于 正反应吸热,反应向吸热方向移动,故温度升高 1.28 (3)逆反应 对气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动22解析 (1)随温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡正
28、向移动,即 H0;060 s 内,N 2O4浓度变化为0.1 molL-1-0.04 molL-1=0.06 molL-1,v(N2O4)= =0.001 molL-1s-0.06molL-160 s1;K1= = =0.36。c2(NO2)c(N2O4)0.1220.04(2)N 2O4的平均反应速率降低,平衡正向移动,由于正反应方向吸热,故 T100 ;平衡时,c(NO 2)=0.120 molL-1+0.002 molL-1s-110 s2=0.160 molL-1,c(N2O4)=0.04 molL-1-0.002 molL-1s-110 s=0.020 molL-1,K2= =1.2
29、8。0.16020.020(3)反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动。31.(6 分)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。(1)已知:N 2(g)+O2(g) 2NO(g) H=+180.5 kJ mo l-lC(s)+O 2(g) CO2(g) H=-393.5 kJ mo l-l2C(s)+O 2(g) 2CO(g) H=-221 kJ mo l-l若某反应的平衡常数表达式为 K= ,请写出此反应的热化学方程式: c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)。 (2)N2O5在一定条件下可发生分解
30、反应:2N 2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中 N2O5浓度随时间的变化如下表:t/min 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00c(N2O5)/molL-1 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17反应开始时体系压强为 p0,3.00 min 时体系压强为 p1,则 p1p 0= ;2.00 min5.00 min 内,O 2的平均反应速率为 。 一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量 N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是 。 a.容器中压强不再变化b.NO2和 O2的体积比保持不变c.2v 正 (NO2
31、)=v 逆 (N2O5)d.气体的平均相对分子质量保持不变23(3)N2O4与 NO2之间存在反应:N 2O4(g) 2NO2(g) H=Q kJ mol-1。将一定量的 N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率(N 2O4)随温度变化如图所示。上图中 a 点对应温度下,已知 N2O4的起始压强 p0为 200 kPa,该温度下反应的平衡常数 Kp=(小数点后保留一位数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。 答案 (1)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=-746.5 kJ mol -1(2)1.975 0.055 molL -1min-1 ad
32、 (3)213.3解析 (1)若某反应的平衡常数表达式为 K= ,反应为 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),根据c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)盖斯定律,2-得 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=-746.5 kJmol -1。(2) 2N 2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)开始(mol/L) 1.00 0 0反应(mol/L) 0.65 1.30 0.3253 min 时(mol/L) 0.35 1.30 0.325反应前后气体的压强之比等于其物质的量浓度之比,所以 p1p 0=(0.35 + 1.30 + 0.325)m
33、olL-11.00 molL-1=1.975;2.00 min5.00 min 内,v(N 2O5)= molL-1min-1=0.11 mol0.50-0.175-2L-1min-1,再根据各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,得 v(O2)= v(N2O5)=0.055 molL-1m12in-1。容器中压强不再变化,说明反应已达到化学平衡状态,故 a 正确;NO 2和 O2的体积比始终不变,故b 错误;v 正 (NO2)=2v 逆 (N2O5)时,表明达到化学平衡状态,故 c 错误;平衡时,气体的平均相对分子质量保持不变说明达到平衡状态,故正确。(3)N2O4的转化率是 0.4,设开
34、始时 n(N2O4)=x mol,n(N 2O4)=0.4x mol,n(NO2)=0.8x mol,则混合气体的物质的量=(x-0.4x+0.8x)mol=1.4x mol,相同条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,所以 200 kPa/x=p 后 /1.4x,p 后 =280 kPa,N2O4的分压=280 kPa =120 kPa,NO2的分压=280 kPa =160 0.6xmol1.4xmol 0.8xmol1.4xmolkPa,化学平衡常数 K= 213.3 kPa。160212032.(6 分)CO 2和甲烷催化合成 CO 和 H2是 CO2资源化利用的有效途径。主要反应如
35、下:24:CH 4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=+247 kJ/mol (1)已知 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+206 kJ/mol 写出 CH4和水蒸气反应生成 CO2的热化学方程式: 。 (2)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应,下列选项能够说明反应达到平衡状态的是 。 A.混合气体的密度不变B.混合气体的总压强不变C.CH4、CO 2、CO、H 2的物质的量之比为 1122D.3v 正 (H2)=v 逆 (CH4)E.混合气体的平均相对分子质量不变(3)催化合成的温度通常维持在 550750 之间,从反应速率角度分析其主要原因可能是
36、。 (4)将 CH4与 CO2各 1 mol 充入某密闭容器中,发生反应。100 kPa 时,反应到达平衡时 CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。图中 A、B、C 三点表示不同温度、压强下达到平衡时 CO2的体积分数,则 点对应的平衡常数最小,判断依据是 ; 点对应的压强最大。 300 、100 kPa 下,该容器中反应经过 40 min 达到平衡,计算反应在 040 min 内的平均反应速率为 v(CO2)= mol/min(结果保留两位有效数字),该温度下的压强平衡常数 Kp= 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数) 答案 (1)CH 4(g)+2H2O(g) CO
37、2(g)+4H2(g) H=+165 kJ/mol(2)BE(3)在该温度范围内,催化剂的活性较高,反应速率较快(合理即给分)(4)A 反应吸热,温度越低,平衡常数越小 C 2.810 -3 6.25解析 (1)根据盖斯定律可得 CH4和水蒸气反应生成 CO2的热化学方程式为 CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=+165 kJ/mol。(2)A 项,混合气体的密度是混合气体质量和容器容积的比值,在反应过程中混合气体质量和容积始终不变,因此混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态,A 错误;B 项,25反应反应前后气体化学计量数不相等,则混合气体的总压强不变说明反应达
38、到平衡状态,B 正确;C 项,CH4、CO 2、CO、H 2的物质的量之比为 1122 不能说明正、逆反应速率相等,则不一定处于平衡状态,C错误;D 项,3v 正 (H2)=v 逆 (CH4)不满足反应速率之比等于化学计量数之比,没有达到平衡状态,D 错误;E 项,混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,E 正确。(3)催化剂的活性受温度影响较大,因此主要原因可能是在该温度范围内,催化剂的活性较高,反应速率较快。(4)由于反应为吸热反应,温度越低,平衡常数越小,所以 A 点对应的平衡常数最
39、小;C 点温度最高,反应物转化率最大,由于正反应体积增大,则 C 点对应的压强最大。设平衡时 CH4转化量为 x mol,根据方程式可知:CH 4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)起始量(mol) 1 1 0 0转化量(mol) x x 2x 2x平衡量(mol) 1-x 1-x 2x 2x300 、100 kPa 下平衡时 CO2体积分数是 40%,则 =0.4,解得 x= ,则在 040 min 内 v(CO2)= 1-x2+2x 19 1940mol/min2.810 -3 mol/min,该温度下的压强平衡常数 Kp= =6.25。(2x2+2x100)2(2x2+2x100)2(1-x2+2x100)(1-x2+2x100)
