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L-1·
s-1
C.反应达平衡时,吸收的热量为0.30QkJ
D.100s时再通入0.40molN2O4,达新平衡时N2O4的转化率增大
6.一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中,充入一定量的H2和SO2发生下列反应:
3H2(g)+SO2(g)⇌2H2O(g)+H2S(g)。
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
H2
SO2
容器Ⅰ
300
0.3
0.1
/
0.02
容器Ⅱ
0.6
0.2
容器Ⅲ
240
0.01
下列说法正确的是( )
A.该反应正反应为吸热反应B.容器Ⅱ达到平衡时SO2的转化率比容器Ⅰ小
C.容器Ⅲ达到平衡的时间比容器Ⅰ短D.240℃时,该反应的平衡常数为1.08×
104
7.已知:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·
mol-1,相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。
相关数据如下:
起始时各物质物质的量/mol
达平衡过程体系能量的变化
CO
H2O
CO2
①
1
4
放出热量:
32.8kJ
②
热量变化:
Q
下列说法中不正确的是( )
A.容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80%
B.容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C.平衡时,两容器中CO2的浓度相等
D.容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
8.在密闭容器中,5molH2与2molCO2发生反应:
3H2(g)+CO2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
达到平衡时改变温度(T)和压强(p),反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数变化情况如下图所示。
下列说法错误的是( )
A.p1>
p2>
p3>
p4B.甲醇的物质的量分数越高,反应的平衡常数越大
C.若T1>
T2>
T3>
T4,则该反应为放热反应D.T4、p4时,H2的平衡转化率为60%
9.可逆反应:
A(g)+2B(g)
2C(g) ΔH=-QkJ·
mol-1。
现有甲、乙两个容积相等且不变的密闭容器,向甲容器中充入1molA和2molB,在一定条件下达到平衡时放出的热量为Q1kJ;
在相同条件下向乙容器中充入2molC,达到平衡后吸收的热量为Q2kJ。
已知Q1=9Q2,下列叙述中正确的是( )
A.Q1=QB.平衡时甲中C的体积分数比乙中小
C.达到平衡时,甲中A的转化率为90%D.Q1+Q2>Q
10.某温度下反应2A(g)2⇌B(g)+C(g)ΔH<0的平衡常数K=4。
此温度下,在1L的密闭容器中加入A,反应到某时刻测得A、B、C的物质的量浓度(mol·
L-1)分别为0.4、0.6、0.6,下列说法正确的是()
A.温度升高,该反应反应速率加快,平衡常数增大
B.题目所述的某时刻正、逆反应速率的大小为v(正)>v(逆)
C.经10min反应达到平衡,则该时间内反应速率v(A)为0.064mol·
min-1
D.平衡时,再加入与起始等量的A,达新平衡后A的转化率增大
11.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生如下反应:
2N2O5(g)2⇌4NO2(g)+O2(g)ΔH>0。
T1温度时,向密闭容器中通入N2O5气体,部分实验数据见下表:
时间/s
500
1000
1500
c(N2O5)/mol·
5.00
3.52
2.50
下列说法正确的是()
A.500s内NO2的生成速率为2.96×
10-3mol·
B.T1温度下该反应平衡时N2O5的转化率为29.6%
C.达到平衡后,其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则c(N2O5)<
5.00mol·
D.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1>K2
12.在100℃时,将0.100molN2O4气体充入1L恒容抽空的密闭容器中,隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如下表数据:
时间(s)
20
40
60
80
c(N2O4)/mol·
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol·
0.000
0.060
c2
0.120
(1)该反应的平衡常数表达式为____________________;
从表中分析:
c1________c2(填“>
”、“<
”或“=”,下同),c3________c4。
(2)在上述条件下,从反应开始直至达到化学平衡时,N2O4的平均反应速率为________mol·
s-1。
(3)达平衡后下列条件的改变可使NO2气体浓度增大的是________(填字母)。
A.扩大容器的容积B.再充入一定量的N2O4
C.分离出一定量的NO2D.再充入一定量的He
(4)若在相同条件下,起始时只充入0.080molNO2气体,则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
13.对于以下三个反应,从正反应开始进行达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)⇌PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g)平衡向________方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率________,PCl5(g)的百分含量________。
(2)2HI(g)⇌I2(g)+H2(g)
再充入HI(g)平衡向________方向移动,达到平衡后,HI的分解率________,HI的百分含量________。
(3)2NO2(g)⇌N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向________方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率________,NO2(g)的百分含量________。
14.向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体,在一定温度下发生如下反应:
2X(g)⇌Y(g)+3Z(g)。
经5min后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,则用Y表示的化学反应速率为______________,X的转化率为_____________。
(十二)转化率计算与比较专题答案解析
1.B [2SO2+O2⇌2SO3反应为气体物质的量减小的反应,若A容器保持体积不变,B容器保持压强不变,则随着反应的进行,A的压强逐渐减小,B容器压强大于A容器压强,增大压强,平衡向正反应方向移动,当A中的SO2的转化率为25%时,则B容器中SO2的转化率应大于25%。
]
2.C [由已知可知,反应初始物质的量相同,实验②比实验①CO的转化率更高,说明V2<
V1,压强p2>
p1,达到平衡的化学反应速率:
③>
②>
①,A、B均错误;
由实验①和实验③CO转化率相等,实验③平衡时压强比实验①大,反应温度比实验①高,说明增大压强和升高温度对化学平衡的移动作用相反,且温度升高,平衡向吸热方向移动,说明正反应为放热反应,Q<
0,C正确;
由于是恒容容器,增大反应物的用量,相当于增大压强,反应正向移动,反应物转化率增大,D错误。
3.B [830℃时,反应初始4s内v(X)=0.005mol·
s-1,则消耗X的物质的量浓度是0.005mol·
s-1×
4s=0.02mol·
L-1,根据化学方程式可知,消耗Y的浓度也是0.02mol·
L-1,则4s时容器内c(Y)=
-0.02mol·
L-1=0.38mol·
L-1,A错误;
830℃平衡常数为1.0,设平衡时消耗X的物质的量是amol,因为方程式中各物质的计量数均是1,则生成R、Q的物质的量是amol,余X、Y的物质的量是(0.2-a)mol、(0.8-a)mol,K=
=1.0,解得a=0.16,所以平衡时X的转化率是
100%=80%,B正确;
根据表中数据,温度升高,平衡常数减小,说明正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C错误;
互为可逆的两个反应的平衡常数互为倒数,所以1200℃时反应R(g)+Q(g)⇌X(g)+Y(g)的平衡常数K=
=2.5,D错误。
4.C [由表中数据可知50s内,Δn(PCl3)=0.16mol,v(PCl3)=
=0.0016mol·
s-1,A错误;
升高温度,平衡时,n′(PCl3)=0.11mol·
L-1×
2L=0.22mol,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,即ΔH>
0,B错误;
可以认为先向容器中充入0.8molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,此时反应处于平衡状态,再加入0.2molPCl5,增加反应物浓度,平衡向正反应方向移动,v正>
v逆,C正确;
相同温度下,向容器中再充入1.0molPCl5,达到平衡时,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的PCl5转化率较原平衡小。
原平衡PCl5转化率为
100%=20%,所以PCl5的转化率小于20%,D错误。
5.C [该反应为吸热反应,温度升高,平衡向吸热的方向移动,即向正反应方向移动,平衡常数K增大,A错误;
v(NO2)=
=
=0.004mol·
s-1,v(N2O4)=
v(NO2)=0.002mol·
s-1,B错误;
反应达平衡时,生成NO2的物质的量为0.30mol·
2L=0.60mol,由热化学方程式可知生成2molNO2吸收热量QkJ,所以生成0.6molNO2吸收热量0.3QkJ,C正确;
平衡时,再通入N2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率减小,D错误。
6.D [比较容器Ⅰ和容器Ⅲ,可知温度越低,达到平衡时,SO2的剩余量越小,说明正反应是放热反应,A错误;
对于恒容容器,增大反应物浓度相当于加压,SO2的转化率增大,B错误;
温度越高,反应速率越快,达到平衡所需的时间越短,C错误;
由三段式:
此温度下的平衡常数K=
=1.08×
104,D项正确。
7.C [要正确理解ΔH=-41kJ·
mol-1只是该反应完全反应时的反应热,
100%=80%,A项正确;
容器①可以理解为1molCO和1molH2O反应,达到平衡后再加入3molH2O达到新的平衡,同理容器②也可以理解为1molCO2和1molH2反应达到平衡后加入3molH2达到新的平衡,可以得出容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率,而容器①中CO2浓度大于容器②中CO2浓度,B项正确、C项错误;
由化学反应速率之比等于化学计量数之比,D项正确。
8.B [该反应是一个体积缩小的反应,故体系压强越大,越有利于甲醇(CH3OH)的生成,故p1>
p4,A正确;
当温度一定时,反应的平衡常数为一定值,与甲醇的物质的量分数无关,B错误;
由温度越高,反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数越小,说明温度升高,反应逆向移动,则正反应为放热反应,C正确;
读图,T4、p4时,反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数为0.2,由三段式求得发生反应的H2的物质的量为3mol,所以H2的平衡转化率为60%,D正确。
9.C [此反应是可逆反应,不能进行到底,Q1<
Q,A错误;
两个平衡体系为等效平衡,C的体积分数相等,B错误;
两个平衡体系为等效平衡,则有Q1+Q2=Q,因为Q1=9Q2,代入上式,Q1=9Q/10,消耗A的物质的量为9Q/10Qmol=0.9mol,则A的转化率为0.9/1×
100%=90%,C正确;
根据C的分析,D错误。
10.B[该反应为放热反应,温度升高,反应速率加快,平衡逆向移动,则平衡常数减小,A错误;
根据Q=(0.6×
0.6)÷
(0.4×
0.4)=2.25<
K=4,平衡正向移动,v(正)>v(逆),B正确;
经10min反应达到平衡,由于平衡时A的浓度无法确定,则该时间内反应速率v(A)也无法确定,C错误;
平衡时,再加入与起始等量的A,相当于增大压强,而该反应是气体系数和左右相等的可逆反应,所以平衡不移动,达新平衡后A的转化率不变,D错误。
11.D[根据化学反应速率的定义,v(N2O5)=(5-3.52)/500mol·
s-1=2.96×
s-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(NO2)=2v(N2O5)=5.92×
N2O5的转化率2.5/5×
100%=50%,B错误;
压缩到原来的1/2,假设平衡不移动,则c(N2O5)=5mol·
L-1,但增大压强,平衡向逆反应方向移动,c(N2O5)>
5mol·
L-1,C错误;
升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,D正确。
12.
(1)K=
<
=
(2)0.001 (3)B (4)25%
解析
(1)本题的反应方程式为N2O4(g)⇌2NO2(g),由表中数据可计算出c1=0.070,c2=0.100,根据60s和80s时c(NO2)相等可确定在60s时反应已达平衡状态,则有c3=c4。
(2)由表中数据知,从反应开始直至达到化学平衡,v(NO2)=0.002mol·
s-1,则v(N2O4)=0.001mol·
(3)选项A和C中改变条件后,c(NO2)减小;
选项D中改变条件后,c(NO2)保持不变。
(4)在题设条件下反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数K=
=0.36。
现充入NO2气体0.080mol,相当于0.040molN2O4,设达平衡时N2O4的浓度变化了xmol·
L-1,则有K=
=0.36,解得x=0.030,即达到平衡时混合气体中有0.060molNO2和0.010molN2O4,所以NO2的转化率为25%。
13.答案:
(1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
14解析:
定温、定容下,压强之比等于气体的物质的量之比,设X转化的物质的量为2amol,则依据三段式计算:
2X(g)
Y(g)+3Z(g)
起始/mol 3 0 0
转化/mol 2a a 3a
平衡/mol 3-2a a 3a
所以有3+2a=1.2×
3,a=0.3,则
v(Y)=
=0.03mol·
min-1,
X的转化率=
100%=20%。
答案:
0.03mol·
min-1 20%
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