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【题目】一定条件下铁可以和CO2发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) 该反应为吸热反应。一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。

(1)t1时,正、逆反应速率的大小关系为ν正______ν逆(填“>”“<”或“=”);

(2)4分钟内,CO2的转化率为__________;CO的平均反应速率v(CO)=_________;

(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是______________(选填序号)

①降低温度 ②减少铁粉的质量

③保持压强不变,充入He使容器的体积增大

④保持体积不变,充入He使体系压强增大

(4)下列描述能说明上述反应已达平衡的是__________________(选填序号)

①v(CO2)=v(CO)

②单位时间内生成n molCO2的同时生成n mol CO

③ 容器中气体压强不随时间而变化

④容器中气体的平均分子量不随时间而变化

【答案】> 71.4% 0.125mol·L-1·min-1 ①③ ②④

【解析】

(1)t1后,CO、CO2浓度变化特点判断正、逆反应速率的大小;

(2)根据转化率=×100%计算CO2的平衡转化率;利用速率定义式计算v(CO);

(3)根据影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积大小等分析;

(4)可逆反应达到平衡时,任何一组分的物质的量、浓度不变,物质的含量不变,反应速率不变,据此分析解答。

(1)关键图象可知:在t1后,CO浓度增大、CO2浓度减小,说明反应未达到平衡,正向进行,因此V正>V逆;

(2)根据图象可知:在反应开始时加入了CO2浓度是0.7mol/L,平衡时CO2浓度是0.2mol/L,反应转化的浓度是0.5mol/L,所以CO2在4分钟内,达到平衡时的转化率为×100%=×100%=71.4%;根据化学反应速率的定义式可知在4分钟内CO的平均反应速率v(CO)==0.125mol·L-1·min-1;

(3)①降低温度,物质的内能降低,活化分子数减小,有效碰撞次数减少,化学反应速率降低,①符合题意;

②由于固体的浓度不变,所以减少铁粉的质量,物质的反应速率不变,②不符合题意;

③保持压强不变,充入He使容器的体积增大,反应体系是物质浓度降低,单位体积内活化分子数减少,有效碰撞次数减少,化学反应速率降低,③符合题意;

④保持体积不变,充入He使体系压强增大,由于体系内的物质浓度不变,所以化学反应速率不变,④不符合题意;

故合理选项是①③;

(4)①未指明反应是正向还是逆向进行,因此不能判断是否为平衡状态,①错误;

②单位时间内生成n molCO2的同时必然会消耗nmolCO,又生成n mol CO,则CO的物质的量不变,反应达到平衡状态,②正确;

③该反应是反应前后气体体积不变的反应,任何条件下体系的压强都不变,因此不能据此判断反应是否为平衡状态,③错误;

④反应前后气体的体积不变,而气体的质量会发生变化,则气体的摩尔质量会发生变化,由于摩尔质量当以g/mol为单位时,数值上等于物质的相对分子质量,所以若容器中气体的平均分子量不随时间而变化,则反应达到平衡状态,④正确;

故合理选项是②④。

练习册系列答案
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①写出NOCl的N元素化合价:_______

②为制备纯净干燥的气体,下表中缺少的药品是(填写在横线上):

实验项目

装置Ⅰ

装置Ⅱ

制备的气体

烧瓶中

分液漏斗中

a .制备纯净干燥的Cl2

MnO2

_______

_______

b .制备纯净干燥的NO

Cu

_______

_______

(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示:

①装置连接顺序为a→____________________________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。

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反应Ⅱ:C02(g)+3H2(g) CH30H(g)+ H2O(g),△H2

下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K):

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.O

0.27

0.012

(1)由表中数据判断△H1_____0(填“>”、“<”或“=”)反应,C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g) △H3=____(用△H1和△H2表示)。

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b.将CH3OH(g)从体系中分离

e.充入He,使体系总压强增大

d.使用高效催化剂

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