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制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
某温度下体积为10L的密闭容器中,测得各物质的物质的量数据如下:
物质的量mol
0min
2 min
3 min
4 min
NH3
2.0
1.4
n1
n1
CO2
1.0
0.7
n2
n2
H2O
0
0.3
n3[
n3
 
(1)根据表中数据计算0~2min内NH3的平均反应速率                   ,若起始时与平衡时的气体总压强之比为15/11,n1              mol。
(2)该温度下此反应的平衡常数表达式为                  
(3)下列各项能表示该反应达到平衡状态是            
A.消耗NH3的物质的量与生成H2O的物质的量之比为2∶1
B.c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2∶1∶1
C.气体密度不再变化
D.容器压强不再变化
(1)0.03mol/(L·min)(2分);1.2(2分)(2)K=(2分)(3)CD(2分)

试题分析:(1)根据表中数据可知,0~2min内NH3的物质的量减少了2.0mol-1.4mol=0.6mol,其浓度变化量=0.6mol÷10L=0.06mol/L,所以氨气的平均反应速率=0.06mol/L÷2min=0.03mol/(L·min)。
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
起始量(mol)     2.0       1.0                       0
变化量(mol) (2.0-n1) (1.0-0.5n1)        (1.0-0.5n1
平衡量(mol)     n1          0.5 n1                        (1.0-0.5n1
则根据压强之比是相应气体的物质的量之比可知
解得n1=1.2
(2)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数表达式K=
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。A、反应速率之比等于相应的化学计量数之比,因此根据方程式可知,消耗NH3的物质的量与生成H2O的物质的量之比始终为2∶1,A不能说明反应达到平衡状态;B、平衡时浓度不再发生变化,但物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系,因此c(NH3):c(CO2):c(H2O)=2∶1∶1不能说明反应达到平衡状态;C、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终是不变的,但质量是减少的,因此当气体密度不再变化时可以说明反应达到平衡状态;D、该反应是气体体积减小的可逆反应,所以压强也是减小的,因此容器压强不再变化可以说明反应达到平衡状态,答案选CD。
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(12分)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO 2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
 
时间/s
0
1
2
3
4
5
 
c(NO)/
mol·L-1
1.00×10-3
4.50×10-4
2.50×10-4
1.50×10-4
1.00×10-4
1.00×10-4
 
c(CO)/
mol·L-1
3.60×10-3
3.05×10-3
2.85×10-3
2.75×10-3
2.70×10-3
2.70×10-3
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=              
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。
(3)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的       0(填写“>”、“<”、“=”)。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是     
A.选用更有效的催化剂                  B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度                 D.缩小容器的体积
(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中,请在表格中填入剩余的实验条
件数据。
实验编号
T/℃
NO初始浓度
mol·L-1
CO初始浓度
mol·L-1
催化剂的比表面积
㎡·g-1

280
1.2×10-3
5.8×10-3
82

 
 
5.8×10-3
124

350
1.2×10-3
 
 
 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(1)在100 ℃恒温条件下将0.100 mol的N2O4充入体积为1 L的真空密闭容器中,发生反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
t/s
c/(mol·L-1)  
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/(mol·L1)
0.100
a
0.5b
0.4b
 
 
c(NO2)/(mol·L-1)
0
0.060
b
c1
c2
c3
 
请回答下列问题:
①表中a=________,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为_______mol·(L·s)-1
②已知100 ℃时该反应的平衡常数为0.36,则表中b、c1、c2的大小关系为________,c3=________mol·L-1,达到平衡时N2O4的转化率为________________________________。
(2)室温下,把SiO2细粉放入蒸馏水中,不断搅拌,能形成H4SiO4溶液,反应原理如下:
SiO2(s)+2H2O(l)??H4SiO4(aq) ΔH
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式:____________________________。
②实际上,在地球的深处,由于压强很大,固体、液体都会受到影响。在一定温度下,在10 000 m以下的地球深处,上述反应的方向是________(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”),理由是_______________________________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

升高温度,下列数据不一定增大的是
A.化学反应速率B.KNO3的溶解度S
C.化学平衡常数K D.水的离子积常数Kw

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在容积可变的密闭容器中存在如下反应:2A(g)+B(g)3C(g)  ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,只改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是(     )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻升高温度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的一定是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
D.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

分解水制氢气的工业制法之一是硫——碘循环,主要涉及下列反应:
I   SO2+2H2O+I2→H2SO4+2HI         
II   2HIH2+I2
III  2H2SO4 → 2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是_________  
a.反应III易在常温下进行        b.反应I中SO2还原性比HI强
c.循环过程中需补充H2O        d.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。

0—2min内的平均反应速率v(HI)= _________ 。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数表达式为K=_______________________。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则_________是原来的2倍。
a.平衡常数                    b.HI的平衡浓度 
c.达到平衡的时间             d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可氧化生成SO3,其主反应为:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) + Q,若此反应起始的物质的量相同,则下列关系图正确的是_________ (填序号)
 
实际工业生产使用的条件是:常压、____________________________________选择该条件的原因是__________________。
(4)实际生产用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为______________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义。
(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在容积为1L。的密闭容器中分别充入1molCO和2molH2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的△H_______0(填“<”、“>”或“=”),判断的理由是______。

(2)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为:CO2+3H2CH3OH+H2O。
①常温常压下已知下列反应的能量变化如下图所示:

由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在一恒温恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。测得CO2。和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H2)="_______" ;该温度下的平衡常数数值K=______。能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2))增大的措施有_______(任写一条)。

(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇蒸汽重整法。主要反应为;CH3OH(g)  CO(g)+2H2(g)设在容积为2.0L的密闭容器中充入0. 60 molCH3OH(g),体系压强为P1,在一定条件下达到平衡时,体系压强为P2,且P2/P1 =2.2,则该条件下CH3OH  的平衡转化率为______ 。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH) =0.25时。CH3OH与O2发生的主要反应方程式为______ 。在制备H2:时最好控制n(O2))/n(CH3OH)=______。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是(  )
A.根据图①可判断可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g)的ΔH>0
B.图②表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影响,乙的压强大
C.图③可表示乙酸溶液中通入氨气至过量过程中溶液导电性的变化
D.根据图④,若除去CuSO4溶液中的Fe3+可采用向溶液中加入适量CuO,至pH约为4

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)  ΔH<0,达到甲平衡。在仅改变某一条件后,达到乙平衡,对此过程的分析正确的是(    )
A.图Ⅰ是增大压强的变化情况
B.图Ⅱ是一定是加入催化剂的变化情况
C.图Ⅲ是增大压强或升高温度的变化情况
D.图Ⅲ一定是升高温度的变化情况

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