(2012•闵行区一模)如图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(2012•闵行区一模)如图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知该产业链中某反应的平衡表达式为:K=
[H2][CO]
[H2O]
它所对应反应的化学方程式为______.
已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应的平衡常数如下:
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g),K1
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),K2
C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g),K3
则K1、K2、K3之间的关系为______.
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题.已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
该反应的逆反应方向是______反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时CO的转化率为______.
(3)对于反应N2O4(g)⇌2NO2(g)-Q(Q>0),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.下列说法正确的是______.
A.两种不同的温度比较:T1>T2
B.A、C两点的反应速率:A<C
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法实现
(4)如图3,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含量,从而确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)⇌2N2(g)+3H2O(g)以下说法正确的是______(注:脱氮率即氮氧化物转化率)
A.上述反应的正反应为吸热反应
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
D.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮.
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playingcm 幼苗

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解题思路:(1)根据平衡常数的定义判断反应的方程式,根据平衡常数的表达式推断;
(2)依据图表数据分析,平衡常数随温度升高减小,平衡逆向进行,正反应为放热反应,逆反应为吸热反应;结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度;
(3)从平衡移动的角度分析各物理量的变化;
(4)A.温度升高脱氨率降低,说明平衡向逆反应方向移动;
B.增大压强平衡向逆反应方向移动;
C.最高点为催化剂活性最高的温度;
D.根据图象判断,脱氨率最高的点对应的温度应是最适宜温度;

(1)平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,平衡常数中,分子为生成物,分母为反应物,所以该反应的方程式为C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g),故答案为:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g);
根据化学方程式可知:K1=
c2(CO)
c(CO2),K2=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O),K3=
c(CO)×c(H2)
c(H2O),所以:K3=K1×K;
故答案为:K3=K1×K2
(2)依据图表数据分析,平衡常数随温度升高减小,平衡逆向进行,正反应为放热反应,逆向反应为吸热反应;结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度,设一氧化碳转化率x;
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)
起始量(mol/L) 0.02 0.02 0 0
变化量(mol/L) 0.02x 0.02x 0.02x 0.02x
平衡量(mol/L)0.02-0.02x 0.02-0.02x0.02x 0.02x

(0.02x)2
(0.02−0.02x)2=9
x=75%
故答案为:吸热,75%;
(3)对反应N2O4(g)⇌2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.则
A.压强不变,反应是吸热反应,温度升高,平衡向正反应移动,二氧化氮体积分数增大,所以T1<T2,故A错误;
B.A点压强小于C点的压强,压强越大,反应速率越大,则反应速率:A<C,故B正确;
C.B、C两点二氧化氮的体积分数相同,则混合气体的平均相对分子质量相同,故C错误;
D.在相同压强下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的体积分数增大,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法,故D正确;
故答案为:BD;
(4)A.脱氨率达到最高点之后继续升高温度,脱氨率降低,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故A错误;
B.反应为体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,故B错误.
C.图象研究的是不同催化剂在不同的温度下的活性比较,最高点为催化剂活性最大的状态,与平衡转化率无关,故C错误;
D.两种催化剂分别在250℃和450℃左右催化效率最高,说明此时催化剂的活性最大,故D正确;
故选:D.

点评:
本题考点: 化学平衡的影响因素;热化学方程式;化学平衡建立的过程;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查化学反应速率与化学平衡移动问题,化学平衡常数及影响因素、意义,反应速率计算等,难度中等,本题注意分析图象曲线的变化趋势.

1年前

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