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- 2021-07-09 发布
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c2,A项错误;若x=4,则反应前后气体分子数相等,由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等,故w3不可能等于w1,B项错误;起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍,两容器的容积相等,故恒有2ρ1=ρ2 ,C项正确;起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍,故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短,D项错误。 答案:C 能力题 12.铁的氧化物可用于脱除煤气中的H2S,反应原理如下:Fe3O4(s)+3H2S(g)+H2(g)3FeS(s)+4H2O(g)① Fe2O3(s)+2H2S(g)+H2(g)2FeS(s)+3H2O(g)② FeO(s)+H2S(g)FeS(s)+H2O(g)③ 温度与平衡常数的关系如图所示,下列有关说法正确的是( ) A.上述反应均为吸热反应 B.压强越大,H2S脱除率越高 C.温度越高,H2S脱除率越高 D.相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中,Fe3O4脱除H2S的效果最好 解析:温度越高,平衡常数越小,说明正反应为放热反应,温度越高,H2S的脱除率越低,A、C两项错误;上述3个反应均是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,B项错误。 答案:D 13.将0.40 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH。在T1 ℃和T2 ℃时,测得NO2的物质的量随时间变化如图所示: (1)T1 ℃时,40 s~80 s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为________ mol·L-1·s-1。 (2)ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。 (3)改变条件重新达到平衡时,要使的比值变小,可采取的措施有________(填字母)。 a.增大N2O4的起始浓度 b.升高温度 c.向混合气体中通入NO2 d.使用高效催化剂 解析:(1)T1 ℃时,40 s~80 s内二氧化氮的物质的量从0.40 mol变为0.60 mol,则用二氧化氮表示该时间段的平均反应速率为v(NO2)==0.002 5 mol·L-1·s-1,化学反应速率与化学计量数成正比,则v(N2O4)=v(NO2)=0.001 25 mol·L-1·s-1。 (2)根据图像曲线变化可知,T1 ℃时反应速率大于T2 ℃,则温度大小为T1 ℃>T2 ℃,而在T2 ℃达到平衡时二氧化氮的物质的量小于T1 ℃,说明升高温度,平衡向着正向移动,则该反应为吸热反应,ΔH>0。 (3)a.增大N2O4的起始浓度,相当于增大了压强,平衡逆向移动,则的比值变小,故a正确;b.该反应为吸热反应,升高温度,平衡向着正向移动,则二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度减小,故该比值增大,故b错误;c.向混合气体中通入NO2,相当于增大了压强,平衡逆向移动,二氧化氮浓度减小、四氧化二氮浓度增大,该比值减小,故c正确;d.使用高效催化剂,对化学平衡不影响,则该比值不变,故d错误。 答案:(1)0.001 25 (2)> (3)ac 14.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-242 kJ·mol-1 反应①的ΔH1为________kJ·mol-1。图(a)是反应① 平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x__________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是______(填标号)。 A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强 图(a) 图(b) 图(c) (2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是_______________________________________________________ ____________________________________________________。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是__________________、____________________;590 ℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________________________________________________。 解析:(1)根据盖斯定律,用②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119 kJ/mol+242 kJ/mol=+123 kJ/mol。由a图可以看出,温度相同时,由0.1 MPa变化到xMPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,所以x的压强更小,x<0.1。由于反应① 为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此A正确、B错误。反应①正向进行时体积增大,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。 (2)反应初期,H2可以活化催化剂,进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小,丁烷浓度大,反应向正反应方向进行的程度大,丁烯产率升高;然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大,原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降。 (3)590 ℃之前,温度升高时反应速率加快,生成的丁烯会更多,同时由于反应①是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 ℃时,由于丁烷高温会裂解生成短链烃类,所以参加反应①的丁烷也就相应减小。 答案:(1)+123 小于 AD (2)原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降 (3)590 ℃前升高温度,反应①平衡正向移动 升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多 温度高于590 ℃时则有更多的C4H10裂解导致产率降低