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寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版

寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版

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7. 乙烯气相直接水合反应制备乙醇:$C_{2}H_{4}(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons C_{2}H_{5}OH(g)$。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图5 - 3所示[起始时,$n(H_{2}O)=n(C_{2}H_{4}) = 1mol$,容器容积为$1L$]。下列分析不正确的是( )。\A. 乙烯气相直接水合反应的$\Delta H<0$\B. 图中压强的大小关系为$p_{1}>p_{2}>p_{3}$\C. 图中$a$点对应的平衡常数$K = \frac{5}{16}$\D. 达到化学平衡状态$a、b$所需要的时间:$a>b$
答案:本题可根据化学平衡移动原理等知识,结合图像对各选项逐一进行分析。- **选项A:判断乙烯气相直接水合反应的$\Delta H$的正负** 由图5 - 3可知,在压强一定时,温度升高,乙烯的平衡转化率降低。根据化学平衡移动原理,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应是放热反应,即$\Delta H<0$,A选项**正确**。- **选项B:判断图中压强的大小关系** 该反应的正反应是气体体积减小的反应,在温度一定时,增大压强,平衡向正反应方向移动,乙烯的平衡转化率增大。由图5 - 3可知,在相同温度下,乙烯的平衡转化率$p_{1}>p_{2}>p_{3}$,所以压强的大小关系为$p_{1}>p_{2}>p_{3}$,B选项**正确**。- **选项C:计算图中$a$点对应的平衡常数$K$** 已知起始时$n(H_{2}O)=n(C_{2}H_{4}) = 1mol$,容器容积为$1L$,则起始时$c(H_{2}O)=c(C_{2}H_{4}) = 1mol/L$。 由图可知$a$点乙烯的平衡转化率为$20\%$,则平衡时$c(C_{2}H_{4})=1mol/L\times(1 - 20\%) = 0.8mol/L$,$c(H_{2}O)=1mol/L\times(1 - 20\%) = 0.8mol/L$,$c(C_{2}H_{5}OH)=1mol/L\times20\% = 0.2mol/L$。 根据平衡常数表达式$K=\frac{c(C_{2}H_{5}OH)}{c(C_{2}H_{4})\cdot c(H_{2}O)}$,可得$K=\frac{0.2}{0.8\times0.8}=\frac{5}{16}$,C选项**正确**。- **选项D:判断达到化学平衡状态$a、b$所需要的时间** $b$点温度比$a$点高,温度越高,反应速率越快,达到平衡所需的时间越短,所以达到化学平衡状态$a、b$所需要的时间:$a>b$,D选项**正确**。 综上,本题应选**无答案**。
8. 科学家研究以太阳能为热源分解$Fe_{3}O_{4}$,最终循环分解水制取$H_{2}$,其中一步重要反应为$2Fe_{3}O_{4}(s)\stackrel{太阳能}{=\!=\!=}6FeO(s)+O_{2}(g)$ $\Delta H = a kJ\cdot mol^{-1}$。在一定压强下,$Fe_{3}O_{4}$的平衡转化率随温度变化的$[\alpha(Fe_{3}O_{4}) - T]$曲线如图5 - 4所示。下列说法不正确的是( )。\A. $a>0$\B. 压强:$p_{1}>p_{2}$\C. 升高温度,该反应的平衡常数增大\D. 将体系中的$O_{2}$分离出去,能提高$Fe_{3}O_{4}$的转化率
答案:本题可根据化学平衡移动原理、平衡常数的影响因素等知识,结合图像对各选项逐一进行分析。- **选项A:判断$a$的正负** 由图5 - 4可知,在一定压强下,温度升高,$Fe_{3}O_{4}$的平衡转化率增大。根据化学平衡移动原理,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应是吸热反应,即$\Delta H>0$,所以$a>0$,A选项**正确**。- **选项B:判断压强的大小关系** 该反应的正反应是气体体积增大的反应,在温度一定时,增大压强,平衡向逆反应方向移动,$Fe_{3}O_{4}$的平衡转化率减小。由图5 - 4可知,在相同温度下,$Fe_{3}O_{4}$的平衡转化率$p_{1}>p_{2}$,所以压强的大小关系为$p_{1}