组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 化学平衡 > 化学平衡状态 > 化学平衡状态的判断方法
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:283 题号:19668829
CO2与CH4均是温室气体,CO2与CH4催化重整受到越来越多的关注,它是有效应对全球气候变化的重要方法。
(1)CO2与CH4经催化重整可制得合成气CO和H2,其反应原理为O2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+120kJ·mol-1,该反应在一定温度下能自发进行的原因为_______
(2)催化重整涉及的反应如下:
i.CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
ii.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2kJ·mol-l
若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii,下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2:1
B.体系内n(H2)/n(CO)保持不变
C.体系内各物质的浓度保持不变
D.体系内混合气体的密度保持不变
(3)在总压为24p0的恒压密闭容器中,起始时通入n(CH4):n(CO2)=1:1的混合气体,在一定温度下发生反应i、ii,测得CH4、CO2的平衡转化率分别为20%和40%。
①平衡时容器的体积是起始时的_______倍。
②该温度下反应i的压强平衡常数Kp=_______(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③维持其他因素不变,若向平衡体系中通入一定量的N2(N2不参与反应),再次平衡后CH4的转化率_______(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”,下同),_______
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:


在Rh表面,每生成1molCO,则价带产生的空穴(h+)数为_______NA;价带上的电极反应式可表示为_______

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【推荐1】某些电镀厂的酸性废水中常含有一定量的CrO42-和Cr2O72-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法,该法的工艺流程为:

(1)其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,若平衡体系的pH=12,该溶液显_____色。能说明第①步反应达平衡状态的是______
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同            b.溶液的pH不变
c.溶液的颜色不变 d.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-
(2)写出第②步的离子反应方程式:__________
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至_______
方法2:电解法:该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)写出阳极的电极反应式___________________
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)___________,溶液中同时生成的沉淀还有______
2017-12-04更新 | 327次组卷
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【推荐2】氮氧化物的处理是环境科学研究的热点课题。
(1)已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-221.0kJ·mol-1
Ⅲ.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH3=+180.5kJ·mol-1
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
①该反应正反应的活化能为EakJ·mol-1,则逆反应的活化能为______ kJ·mol-1
②该反应在下能______自发进行(填“高温”或“低温”)。
③在2L恒容密闭容器中加入3molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度(T)、时间(t)间的变化关系如图所示:则T2温度下,0~5min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=______ ;T1温度下,上述反应的平衡常数K=______L·mol-1;若在T1温度下,向平衡后的容器中再加入4molN2和amolNO,使平衡向右移动,则a的取值范围是______

(2)有人利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。现向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应。
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的压强保持不变
C.NO和N2的消耗速率之比为1:2
D.混合气体中c(NO)=c(N2)
②若为恒温容器,经相同时间测得不同温度下NO的转化率随温度的变化如图所示:由图可知最高转化率B点对应温度为440℃,则A、B、C三点中______点可能是对应温度下的平衡转化率;高于440℃时,NO的转化率降低的原因可能是平衡常数变小(即温度升高导致平衡逆向移动),也可能是______
2021-04-16更新 | 518次组卷
【推荐3】科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
I.目前合成氨技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)       H=-92.4kJ/mol。
(1)在一定体积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡的是_______
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.2v(NH3)=v(N2)
C.容器中气体的压强保持不变
D.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2

(2)673K、30MPa下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN2和1.60molH2,反应3分钟达到平衡时,NH3的体积分数为20%。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=_____(精确到小数点后一位);K值越大,表明反应达到平衡时_______
A. H2的转化率一定越高
B.NH3的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN2和0.40molNH3,该平衡将______(填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)       H=akJ/mol。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
T/K303313323
NH3的生成量/(10mol)4.85.96.0

(3)此合成反应的a______0;△S______0,(填“>”、“<”或“=”)。
(4)已知(K为平衡常数):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)       K1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)       K2,则N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)的K=______(用K1K2表示)。
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