2020届二轮复习 专题七　化学反应的方向、限度和速率 作业（山东专用）

专题七　化学反应的方向、限度和速率

一、单项选择题

1.向恒温真空密闭容器中投入足量的FeC2O4(s),发生的反应为FeC2O4(s)FeO(s)+

CO(g)+CO2(g)　ΔH(制备FeO的原理),达到平衡时测得c(CO2)=c1 mol·L-1。温度不变,压缩

容器体积至原来的一半,达到新平衡时测得c(CO2)=c2 mol·L-1。下列有关说法正确的是(　　)

A.当混合气体中CO的体积分数保持不变时达到平衡状态

B.缩小容器体积,FeC2O4(s)、FeO(s)的物质的量保持不变

C.两次平衡体系中c1=c2

D.若温度不变,增大容器体积达到新平衡时,平衡常数减小

答案　C　观察反应可知,CO、CO2是气体产物,其他物质都呈固态,即反应开始后,CO的体积分数为50%且始终不变,另外,混合气体的平均摩尔质量也一直不变,A项错误;缩小容器体积相当于加压,平衡逆向移动,FeC2O4的物质的量增大,FeO的物质的量减小,B项错误;平衡常数表达式K=c(CO)·c(CO2),温度不变,平衡常数不变,故达到新平衡时CO2的浓度不变,c1=c2,C项正确,D项错误。

2.已知反应A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH<0。为探究外界条件对该反应的影响,以一定量的A和c0 mol·L-1的B参加该反应,在a、b、c三种条件下分别达到平衡,测得B的浓度与反应时间的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.a条件下,0~t0 min内的平均反应速率v(A)= mol·L-1·min-1

B.相对于a,b可能改变的条件是加压,c可能改变的条件是升温

C.M点的逆反应速率大于N点的正反应速率

D.该反应进行到M点放出的热量小于进行到N点放出的热量

答案　D　a条件下,0~t0 min内的平均反应速率v(A)= mol·L-1·min-1,故A错误。相对于a,b可能改变的条件是充入A气体,增大c(A),不可能是加压,因为缩容加压,B的起始浓度不可能仍为c0 mol·L-1;c可能改变的条件是升高温度,此时a、c条件下反应物起始浓度相同,符合图像,故B错误。N点处于平衡状态,v正(N)=v逆(N);相对于N点,M点温度可能低于N点,c(C)小,v逆(M)<v逆(N),所以v逆(M)<v正(N),故C错误。该反应为放热反应,N点消耗的B比M点多,放出的热量多,故D正确。

3.(2019湖北鄂东南市级示范高中联考)向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。乙图为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3~t4阶段使用催化剂,下列说法中不正确的是　(　　)

A.若t1=15 min,则用C的浓度变化表示在t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·min-1

B.t4~t5阶段改变的条件一定是减小压强

C.B的起始物质的量为0.02 mol

D.t5~t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.03 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=+100a kJ·mol-1

答案　C　若t1=15 min,生成物C在t0~t1时间段的平均反应速率v===0.004 mol·L-1·min-1,A项正确。t4~t5阶段改变条件,正、逆反应速率都减小且相等,所以改变的条件应为减小压强,B项正确。反应中A的浓度变化为0.15 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.09 mol·L-1,C的浓度变化为0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1=0.06 mol·L-1,反应中A与C的化学计量数之比为0.09∶0.06=3∶2,根据t4~t5阶段改变压强平衡不移动可知,该反应的化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g),由A的起始物质的量为0.3 mol和起始浓度为0.15 mol·L-1可知,容器的容积V==2 L;由反应的化学方程式可知B的起始浓度为0.05 mol·L-1-(0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1)/2=0.02 mol·L-1,所以B的起始物质的量为0.02 mol·L-1×2 L=0.04 mol,C项错误。A的物质的量减少0.03 mol,此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,则A的物质的量减少3 mol,与外界的热交换总量为100a kJ,根据图像可知t5~t6阶段改变的条件应为升高温度,A的物质的量减少,说明反应向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,故该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g)　ΔH=+100a kJ·mol-1,D项正确。

4.在容积一定的密闭容器中,加入一定量的一氧化氮和足量碳发生反应:C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正<v逆

B.增大NO的物质的量,可以提高NO的平衡转化率

C.若状态B、C、D时体系压强分别为pB、pC、pD,则pC=pD>pB

D.当容器内混合气体密度不变时,反应处于平衡状态

答案　D　在T2时,若反应体系处于状态D,此时NO浓度大于其平衡浓度,反应正向进行,v正>v逆,故A错误;增大NO的物质的量,相当于加压,平衡不移动,不会改变NO的平衡转化率,故B错误;题给反应为反应前后气体体积不变的反应,气体的总物质的量相等,B、C点温度不同,根据pV=nRT可得pC>pB,同理可得pB=pD,故pC>pB=pD,故C错误;容积一定的密闭容器,当容器内混合气体密度不变时,气体质量不变,固体碳质量不变,反应处于平衡状态,故D正确。

5.(2019江西红色七校第一次联考)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的焓变ΔH>0

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中=3

D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小

答案　A　A项,根据图像可知,Z相同时,温度升高,φ(CH4)减小,说明平衡右移,则正反应是吸热反应,该反应的焓变ΔH>0,故正确;B项,温度一定时,Z增大,平衡右移,φ(CH4)减小,则a<3<b,故错误;C项,X点对应的起始混合物中=3,由于反应时消n(H2O)∶n(CH4)=1∶1,则平衡时>3,故错误;D项,加压后X点对应的平衡左移,φ(CH4)增大,故错误。

二、不定项选择题

6.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3个体积均为0.5 L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl 和O2(如下表),加入催化剂发生反应:4HCl(g)+O2 (g) 2Cl2 (g)+2H2O(g)　ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.ΔH>0

B.a<4<b

C.若容器Ⅲ反应某时刻处于R点,则R点的反应速率:v正>v逆

D.300 ℃时,该反应平衡常数的值为320

答案　AD　由题图可知,HCl平衡转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,故A不正确;增大氧气的物质的量,可促进HCl的转化,即投料比越小,HCl的平衡转化率越大,即a<4<b,故B正确;R点温度与Q点相同,但R点转化率小于平衡时转化率,可知反应正向进行,则R点的反应速率:v正>v逆,故C正确;300 ℃时,Z=4,n(HCl)

=0.25 mol,n(O2)=0.062 5 mol,即c(HCl)=0.5 mol/L,c(O2)=0.125 mol/L,HCl的平衡转化率为80%,则

　　　　　　　　4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)

起始(mol/L)    0.5   0.125    0     0

转化(mol/L)    0.4    0.1       0.2     0.2

平衡(mol/L)    0.1   0.025      0.2     0.2

K==640,故D不正确。

7.恒容条件下,1 mol SiHCl3发生如下反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。已知:v正=v消耗(SiHCl3)=k正x2(SiHCl3),v逆=2v消耗(SiH2Cl2)=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数(仅与温度有关),x为物质的量分数。如图是不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化曲线。下列说法正确的是(　　)

A.该反应为放热反应,v正,a< v逆,b

B.反应达平衡状态时,2v消耗(SiHCl3)=v消耗(SiCl4)

C.当反应进行到a处时,v正/v逆=16/9

D.T2时平衡体系中再充入1 mol SiHCl3,平衡正向移动,x(SiH2Cl2)增大

答案　C　两曲线对应的状态只是温度不同,由图像知T2时反应达到平衡所需时间小于T1,温度越高反应速率越快,所以温度:T2>T1。T2温度下反应达到平衡时SiHCl3的物质的量分数比T1时小,说明升温平衡向正反应方向移动,由此推知该反应为吸热反应,选项A错误;反应达平衡状态时,v消耗(SiHCl3)=2v消耗(SiCl4),选项B错误;2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后分子数不变,即反应开始至达平衡的过程中混合气体总物质的量始终为1 mol,由图像知T2温度下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数为0.75,则此时SiH2Cl2和SiCl4的物质的量分数均为0.125,因为平衡时v正=v逆,v正=k正x2(SiHCl3)=0.752k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)·

x(SiCl4)=0.1252k逆,则0.752k正=0.1252k逆,==,因k正和k逆只与温度有关,反应进行到a点处时v正=k正x2(SiHCl3)=0.82k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)=0.12k逆,=×=

×=,选项C正确;恒容条件下再充入1 mol SiHCl3,相当于增大压强,2SiHCl3(g)

SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后气体分子数不变,所以平衡不移动,x(SiH2Cl2)不变,选项D错误。

三、非选择题

8.(2019山东济南一模)肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白,广泛存在于肌肉中。肌红蛋白结合氧的反应为Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与氧气分压p(O2)密切相关,37 ℃时,反应达平衡时测得的一组实验数据如图所示。回答下列问题:

(1)37 ℃时,上述反应的平衡常数K=　　　　kPa-1(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。 

(2)平衡时,肌红蛋白的结合度α=　　　　　　[用含p(O2)和K的代数式表示];37 ℃时,若空气中氧气分压为20.0 kPa,人正常呼吸时α的最大值为　　　　%(结果保留2位小数)。 

(3)一般情况下,高烧患者体内MbO2的浓度会比其健康时　　　(填“高”或“低”);在温度不变的条件下,游客在高山山顶时体内MbO2的浓度比其在山下时　　　(填“高”或“低”)。 

(4)上述反应的正反应速率v正=k正c(Mb)p(O2),逆反应速率v逆=k逆c(MbO2)。k正和k逆分别是正向和逆向反应的速率常数。37 ℃时,上图中坐标为(1.00,50.0)的点对应的反应状态为向　　　进行(填“左”或“右”),此时v正∶v逆=　　　　(填数值)。 

答案　(1)2　(2)　97.56　(3)低　低　(4)右　2

解析　(1)反应Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)的平衡常数表达式K=。图中,37 ℃时肌红蛋白结合度为50.0%时,c(Mb)=c(MbO2)、p(O2)=0.50 kPa,求得K=2 kPa-1。

(2)平衡时,=,代入K表达式得α=;37 ℃时,将K=2 kPa-1、p(O2)=20.0 kPa代入,得到α最大值为97.56%。

(3)高烧患者体温超过37 ℃,血液中O2浓度降低,MbO2的浓度会比健康时低;高山山顶的O2分压比地面低,使Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)左移,MbO2浓度降低。(4)当上述反应达到化学平衡时,有v正=v逆,即k正c(Mb)p(O2)=k逆c(MbO2),得==K。图中点(1.00,50.0)不在曲线上,在37 ℃时不是化学平衡状态,此时Qc=1 kPa-1<K=2 kPa-1,故反应向右进行。v正∶v逆=[k正c(Mb)·p(O2)]∶[k逆c(MbO2)]=k正∶k逆=K=2。

9.(2019江西南昌一模)乙酸制氢具有重要意义:

热裂解反应:CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+213.7 kJ·mol-1

脱羧基反应:CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)

ΔH=-33.5 kJ·mol-1

(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式:                   　。 

(2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为　　　(填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图: 

①约650 ℃之前,脱羧基反应活化能低,速率快,故氢气产率低于甲烷;650 ℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高,热裂解反应速率加快,同时　　　　　　　　　　　　。 

②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)若利用合适的催化剂控制其他副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸的体积分数为      (计算结果保留1位

小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为　　　　kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 

答案　(1)2CO(g)+2H2(g) CH4(g)+CO2 (g)　ΔH=-247.2 kJ·mol-1

(2)常压　①热裂解反应正向移动,而脱羧基反应逆向移动

②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2 (g)

(3)9.1%　0.8p

解析　(1)将已知热化学方程式依次编号为①②,②-①得2CO(g)+2H2(g) CH4(g)+CO2 (g)　ΔH=-247.2 kJ·mol-1。(2)CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)为气体体积增大的反应,选择的压强为常压。

(3)CH3COOH(g) 2CO(g)+2H2(g)

 0.2         0.4   0.4

CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)

0.6        0.6    0.6

乙酸的体积分数为×100%≈9.1%

脱羧基反应的平衡常数Kp==≈0.8p。

10.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:

(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

已知:C(s)+2H2(g) CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1

C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1

C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1

该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　　(填标号)。 

A.高温低压 B.低温高压

C.高温高压 D.低温低压

某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为　　　　mol2·L-2。 

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:

①由上表判断,催化剂X　　　　Y(填“优于”或“劣于”),理由是　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　        (填标号)。

A.K积、K消均增加

B.v积减小、v消增加

C.K积减小、K消增加

D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　　　　　。 

答案　(1)247　A　

(2)①劣于　相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大　AD

②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)

解析　(1)C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1　①

C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1　②

C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1　③

运用盖斯定律,③×2-①-②可得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=[(-111×2)-(-75)-(-394)] kJ·mol-1=247 kJ·mol-1。正反应为气体体积增大的吸热反应,故升温、减压有利于平衡正向移动,提高CH4的平衡转化率,A正确。列三段式:

　　　　CH4(g)　+　CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

始     2 mol   1 mol    0 mol 0 mol

转    0.5 mol   0.5 mol 1 mol 1 mol

平    1.5 mol     0.5 mol 1 mol 1 mol

K=== mol2·L-2。

(2)①积碳反应与消碳反应均为吸热反应,升高温度时,K积、K消均增加;由图像可知600 ℃以后积碳量减小,说明升高温度,v消增加的倍数比v积增加的倍数大,故A、D正确。

②由图像可知,时间相同时积碳量a>b>c,说明积碳速率a>b>c,由v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5可知,p(CH4)一定时,积碳速率与p(CO2)成反比,故pa(CO2)<pb(CO2)<pc(CO2)。

11.(2019山东聊城二模)研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义。

(1)海水中无机碳的存在形式及分布如下图所示:

用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因: 　　　　　　　　　。已知春季海水pH=8.1,预测夏季海水碱性将会　　　　(填写“增强”或“减弱”),理由是　             　。 

(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0,在容积为1 L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是　　　　(填序号)。 

A.a、b、c三点H2转化率:c>a>b

B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3

C.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,平衡不移动

D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,新平衡中H2的体积分数增大

(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如图所示:

①NO的作用是　　　　　　。 

②已知:O3(g)+O(g) 2O2(g)　ΔH=-143 kJ/mol

反应1:O3(g)+NO(g) NO2(g)+O2(g)　ΔH1=-200.2 kJ/mol

反应2:热化学方程式为 　　           　　　　。 

(4)大气污染物SO2可用NaOH溶液吸收。已知pKa=-lg Ka,25 ℃时,H2SO3的p=1.85,p=7.19。该温度下用0.1 mol/L NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol/L H2SO3溶液的滴定曲线如图所示。b点所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序是　　　　　　　　

　　　　　　　　　;c点所得溶液中:c(Na+)　　　3c(HS)(填“>”“<”或“=”)。 

答案　(1)HC+H2O H2CO3+OH-或C+H2O HC+OH-　增强　一方面水解平衡为吸热反应,夏天温度升高,平衡正向移动,c(OH-)增大;一方面夏天光合作用强,使得CO2+H2O H2CO3平衡逆向移动,酸性减弱;一方面夏天温度高,二氧化碳在水中的溶解度减小,酸性减弱

(2)C

(3)①催化剂

②NO2(g)+O(g) NO(g)+O2(g)　ΔH2=+57.2 kJ/mol

(4)c(Na+)>c(HS)>c(H+)>c(S)>c(OH-)　>

解析　(1)海水中无机碳的存在形式主要是HC、C,两种离子均为弱酸根离子,水解使海水显碱性,离子方程式为HC+H2O H2CO3+OH-或C+H2O HC+OH-。

(2)图中的值:c>b,该值越大,即增大氢气浓度,正向进行程度越大,CO转化率越大,而氢气转化率越小。图中CO转化率:c>b,则H2转化率:b>c,a、b两点相同,CO转化率越大,氢气转化率也越大,故氢气转化率:a>b,故H2转化率:a>b>c,A项错误;图中一定时,CO的转化率:T1>T2>T3,正反应为放热反应,一定时,升高温度平衡逆向移动,CO的转化率会减小,故温度:T1<T2<T3,B项错误;T1温度下,a点=1.5,起始时CO的物质的量为1 mol,则氢气的物质的量为1.5 mol,平衡时CO转化率为50%,容器体积为1 L,列三段式为

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度(mol/L): 1   1.5       0

变化浓度(mol/L): 0.5    1      0.5

平衡浓度(mol/L): 0.5  0.5      0.5

故T1温度下平衡常数K==4,而Qc==4=K,所以平衡不移动,C项正确;c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,等效为在原平衡的基础上压强增大一倍,正反应为气体体积减小的反应,故平衡正向移动,新平衡中H2的体积分数减小,D项错误。

(3)①反应过程是臭氧在NO作用下生成二氧化氮和氧气,二氧化氮在氧原子作用下生成NO和氧气,反应过程中NO参与反应最后又生成,作用是催化剂。

②设反应Ⅰ:O3(g)+O(g) 2O2(g)　ΔH=-143 kJ/mol

Ⅱ:O3(g)+NO(g) NO2(g)+O2(g)　ΔH1=-200.2 kJ/mol

根据盖斯定律计算Ⅰ-Ⅱ得到反应2的热化学方程式为NO2(g)+O(g) NO(g)+O2(g)　ΔH2=+57.2 kJ/mol。

(4)b点是用0.1 mol/L NaOH溶液20 mL滴定20 mL 0.1 mol/L H2SO3溶液,恰好反应生成NaHSO3,溶液显酸性,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序c(Na+)>c(HS)>c(H+)>c(S)>

c(OH-);c点溶液的pH=7.19=p,依据平衡常数溶液显碱性,溶液中溶质主要Na2SO3,S+

H2O HS+OH-,Kh==,c(OH-)=,带入计算得到:c(HS)=c(S),则2c(Na+)=3[c(S)+c(H2SO3)+c(HS)]=3[c(H2SO3)+2c(HS)],c(Na+)>3c(HS)。

命题拓展预测

1.以太阳能为热源分解Fe3O4,最终循环分解水制H2,其中一步重要反应为:2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g)　ΔH=a kJ·mol-1。在一定压强下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法中不正确的是(　　)

A.a>0

B.压强:p1>p2

C.升高温度,该反应的平衡常数增大

D.将体系中的O2分离出去,能提高Fe3O4的转化率

答案　B　根据图像分析,压强一定,温度升高,Fe3O4的平衡转化率增大,则正反应为吸热反应,ΔH>0,即a>0,A项正确;温度一定时,压强增大,平衡逆向移动,Fe3O4的平衡转化率减小,故p1<p2,B项错误;升高温度,平衡正向移动,反应的平衡常数增大,C项正确;将体系中的O2分离出去,平衡正向移动,能提高Fe3O4的转化率,D项正确。

2.工业上用氢气合成氨气的原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0。

(1)用太阳能分解水制备H2是一项新技术,其过程如下

已知:2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+483.6 kJ·mol-1

2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g)　ΔH=+313.8 kJ·mol-1

①过程Ⅱ的热化学方程式是 　          　　　　。 

②整个过程中,Fe3O4的作用是　　　　　　。 

(2)在2 L密闭容器中通入3 mol H2和1 mol N2,测得不同温度下,NH3的产率随时间变化如图所示。

①下列有关说法正确的是　　　　。 

A.由b点到c点混合气体密度逐渐增大

B.达到平衡时,2v正(H2)=3v逆(NH3)

C.平衡时,通入氩气平衡正向移动

D.平衡常数,Ka<Kb=Kc

②T1温度时,0~15 min内v(H2)=　　　　mol·L-1·min-1。 

③已知:瞬时速率表达式v正=k正c3(H2)c(N2),v逆=k逆c2(NH3)(k为速率常数,只与温度有关)。温度由T1调到T2,活化分子百分率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),k正增大倍数　　　　k逆增大倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。T1 ℃时,=　　　　。 

答案　(1)①3FeO(s)+H2O(g) Fe3O4(s)+H2(g)　ΔH=+84.9 kJ·mol-1　②催化剂

(2)①BD　②0.05　③增大　小于　或2.37

解析　(1)①已知中两式相减后除2可得:3FeO(s)+H2O(g) Fe3O4(s)+H2(g)　ΔH=+84.9 kJ·mol-1。　②从反应总效果看,Fe3O4催化了水的分解。

(2)①合成氨反应中所有物质均为气体,是气体总物质的量减小的放热反应。容器体积为2 L,气体的总质量不变所以气体密度始终保持不变,A项错误;2v正(H2)=3v逆(NH3),正、逆反应速率符合化学计量数之比,能够说明反应达到化学平衡状态,B项正确;容器体积不变,通入氩气不影响反应混合物的浓度,不影响化学平衡,C项错误;该反应是放热反应,由图可知T2<T1,则Ka<Kb=Kc,D项正确。②v(H2)=v(NH3)=×=0.05 mol·L-1·min-1。③升高温度,反应混合物的总能量增大,活化分子的百分含量增大。升高温度平衡逆向移动,说明逆反应速率常数增大的幅度更大。T1 ℃时氨气的产率是50%,则平衡时N2、H2、NH3浓度分别为0.25 mol·L-1、0.75 mol·L-1、0.5 mol·L-1,达到化学平衡时,正、逆反应速率相等,则 ===。