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【题目】已知 2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH= -a kJ·mol-1(a>0) ,在一个有催化剂、固定容积的容器中加入 2 mol A 1 mol B,在 500 ℃时充分反应达到平衡后C 的浓度为 x mol·L-1,放出热量bkJ。请回答下列问题:

(1) a_____b(“>”、“=”“ <”)。

(2)下表为不同温度下反应的平衡常数。由此可推知,表中 T1_____ T2(填“>”、“< ”“ =”)。

T/K

T1

T2

T3

K

1.00×107

2.54×105

1.88×103

若在原来的容器中,只加入 2 mol C,500 ℃时充分反应达到平衡后,吸收热量 c kJ,则 C 的浓度_____x mol·L-1(填“>”、“=” “ <”),a、b、c 之间满足何种关系?_____(用代数式表示)

(3)在相同条件下要想得到 2a kJ 热量,加入各物质的物质的量可能是_____(填字母)。

A.4 mol A 2 mol B B.4 molA、2 mol B 2 mol C

C.4 mol A 4 mol B D.6 molA 4 mol B

(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_____(填字母)。

A.及时分离出C 气体 B.适当升高温度 C.增大 B 的浓度 D.选择高效的催化剂

(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入 2 mol A 1 mol B,500 ℃时充分反应达到平衡后,放出热量 d kJ,则 d_____b(填“>”、“=” “ <”),理由是_____

(6)在一定温度下,在一个容积不变的容器中通入 2 mol A 1 mol B 及适量固体催化剂,使反应达到平衡。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质改为 4 mol A 2 mol B,则平衡时A 的转化率_____(填不变”、“变大”、“变小不能确定”)。

【答案】> < = a =b+c D C > 由于反应过程中恒压容器中的压强比恒容容器中的大,故反应物的转化率较高,生成的C比恒容时多,则放出的热量也多 变大

【解析】

(1)可逆反应不能完全反应,参加反应的A的物质的量小于2mol;

(2)反应是放热反应,温度升高平衡常数减小,依据图表数据分析;若在原来的容器中,只加入2mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量为c kJ,达到平衡状态相同,C的浓度相同;正向进行和逆向进行的反应热量变化之和为反应的焓变;

(3)由反应方程式可知生成2molC时放热a kJ,想得到2a kJ热量,则需生成4molC;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到4molC,AB物质的量必须要多于4mol2mol;

(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动,依据影响化学反应速率和化学平衡的因素分析判断;

(5)原平衡随反应进行,压强降低.恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2molA1molB,等效为在原平衡的基础上增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,据此判断;

(6)恒压容器中通入3molA2molB及固体催化剂,使之反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol A、3mol B2mol C,转化为起始量,2A(g)+B(g)2C(g),相当于起始量为6molA4molB,是原来起始量的2倍,恒压容器中达到相同平衡状态。

(1)在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A1mol B,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为x mol/L,放出热量为b kJ,反应是可逆反应,不能进行彻底,反应放出的热量小于焓变数值,a>b;

(2)反应是放热反应,温度升高平衡常数减小,图表数据分析,T1<T2,恒温恒容下,2molC完全转化到左边,可得2molA1molB,故与原平衡为等效平衡,平衡时C的浓度相同,故c(C)= x molL-1,同一可逆反应,相同温度下,正、逆反应的反应热数值相等,但符号相反,令平衡时C的物质的量为nmol,

对于反应2A(g)+B(g)2C(g)H=-akJmol-1,则b=n×

对于反应2C(g)2A(g)+B(g)H=akJmol-1,C分解的物质的量为(2-n)mol,故c=×a=1-n×,故a=b+c;

(3)由反应方程式可知生成2molC时放热a kJ,想得到2a kJ热量,则需生成4molC;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到4molC,AB物质的量必须要多于4mol 2mol,故D符合,B选项中既有正反应又有逆反应,最终放出的热量小于2akJ,答案选D;

(4)已知2A(g)+B(g)2 C(g),H=-a kJ/mol(a>0),反应是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理分析,反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动;

A.及时分离出C气体,反应正向进行,但反应速率减小,选项A不符合;

B.适当升高温度,加快反应速率,但平衡逆向进行,选项B不符合;

C.增大B的浓度,平衡正向进行,反应速率增大,选项C符合;

D.选择高效催化剂,增大反应速率,但不改变平衡,选项D不符合;

答案选项C;

(5)原平衡随反应进行,压强降低.恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2molA1molB,等效为在原平衡的基础上增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应移动,B的转化率变大,反应放出的热量增大,大于恒容容器中达到平衡状态放出的热量,d>b;故答案为:>;由于反应过程中恒压容器中压强大于恒容容器,所以转化率更大,放热更多;

(6)在一定温度下,在一个容积不变的容器中通入 2 mol A 1 mol B 及适量固体催化剂,使反应达到平衡。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质改为 4 mol A 2 mol B,相当于增大压强,平衡向气体体积缩小的正反应方向移动,则平衡时A 的转化率变大。

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①当溶解氧浓度为4.0 mg/L(此时Na2SO3的氧化位于贫氧区)时,c(SO32-)与速率数值关系如下表所示,则a=____

c(SO32-)×103

3.65

5.65

7.65

11.65

V×106

10.2

24.4

44.7

103.6

②两个阶段的速率方程和不同温度的速率常数之比如下表所示。已知1n(k2/k1)=Ea/R(1/T2-1/T1),R 为常数,则Ea(富氧区)______(填“>”或“<”)Ea(贫氧区)。

反应阶段

速率方程

k(297.0K)/k(291.5K)

富氧区

v= k·c(SO32-)·c(O2)

1.47

贫氧区

v= k·ca(SO32-)·cb(O2)

2.59

(3)等物质的量的Na2SO3和Na2SO4混合溶液中,c(SO32-) +c( HSO3-)______(填“>”“<”或“=”)c(SO42-)。

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