一、体系特殊或图像特殊
1、雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:①CO2(g)=CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO3-(aq)
25℃时,反应②的平衡常数为K2。
(1)溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol?L-1?kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为__mol?L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HCO3-的电离)
(2)℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)?△?M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于__kPa。
(1)(K2pxy+1×10-14)0.5(2).8
2、一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:
氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,.8℃时平衡常数Kp=1.0×Pa2,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭),在.8℃,碘蒸气初始压强为20.0kPa。.8℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5kPa,则pICl=__kPa,反应2ICl(g)?Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
24.8(7.6×0.1)/24.82
3、目前研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点.二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳,其总反应可表示为:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ·mol-1
二氧化碳催化加氢制甲醇合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在t=℃时x(CH3OH)随压强(P)的变化及在P=5×Pa时x(CH3OH)随温度(t)的变化,如图所示.
①图中对应等温过程的曲线是__(填“a”或“b"”),判断的理由是_________________;
②t=℃时,当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率a=___,此条件下该反应的Kp=______________(只需用具体数据列出计算式).
①a该反应前后气体系数减小,增大压强平衡向正反应方向移动,甲醇的物质的量分数增大
②33.3%
(0.1×0.1)/(0.2×0.63×92×)
4、我国力争于年前做到碳达峰,年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)?H1
b)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)?H2
c)CH4(g)?C(s)+2H2(g)?H3
d)2CO(g)?CO2(g)+C(s)?H4
e)CO(g)+H2(g)?H2O(g)+C(s)?H5
设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=kPa)。反应a、c、e的lnKpr随1/T(温度的倒数)的变化如图所示。
在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程_______。
68%
二、恒压体系
1、丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,由丙烷直接脱氢制备。
C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H1=+kJ·mol-1
总压恒定为kPa,在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应),从平衡移动的角度判断,达到平衡后“通入N2”的作用是___。在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示,计算T1时反应的平衡常数Kp=__kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。
16.7
2、C3H8(g)?C3H6(g)+H2(g)在不同温度下达到平衡,在总压强分别为P1和P2时,测得丙烷及丙烯的物质的量分数如图所示:
图中a,b,c,d代表丙烷或丙烯,则a,d代表,P1P2(填“大于”“小于”“等于”)。
若P1=0.2MPa,起始时充入一定量的丙烷在恒压条件下发生反应,计算Q点对应温度下丙烷的转化率为(保留一位小数),该反应的平衡常数KP=MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
丙烷大于33.3%0.
三、双平衡体系
1、某温度下,往体积为1L的刚性容器中加入1molCO、2molH2,在催化剂的作用下发生如下两个反应:
Ⅰ.2CO(g)+4H2(g)?C2H4(g)+2H2O(g);
Ⅱ.3CO(g)+6H2(g)?C3H6(g)+3H2O(g)
达到平衡时C2H4的体积分数为1/7,CO的转化率为80%,则C2H4的选择性为__。(C2H4的选择性=[2n(C2H4)/n消耗(CO)]×%)。反应Ⅰ的平衡常数K=。
5/8或62.5%/4或.25
2、CO2经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应:
反应Ⅰ:
CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)
反应Ⅱ:
2CO2(g)+6H2(g)?C-2H4(g)+4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性,在密闭容器中充入1molCO2和3molH2,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示,该催化剂在较高温度时主要选择__(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。℃时,反应达到平衡时气体压强为0.3MPa,则反应I的平衡常数Kp=__MPa-2。(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
反应II72
3、CO2在Cu-ZnO催化下,同时发生如下反应①、②,是解决温室效应和能源短缺的重要手段。
①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H10
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H20
在容积不变的密闭容器中,保持温度不变,充入一定量的CO2和H2,起始及达平衡时,容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示:
若容器内反应①、②均达到平衡时,P0=1.4P,反应①的平衡常数Kp=___(KPa)-2。(用含p的式子表示)
37.5p-2
4、2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如图反应:
回答下列问题:
为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0molTAME,控制温度为K,测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数K3=9.0,则平衡体系中B的物质的量为__mol,反应Ⅰ的平衡常数K1=__。同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时,A与CH3OH物质的量浓度之比c(A):c(CH3OH)=___。
0.9α[10(1-α)(1+α)]/α2逆向移动1:10
5、利用CO2、H2为原料合成CH3OH可有效降低空气中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H10
II.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+40.9kJ·mol-1
使用新型催化剂,将1molCO2和2.44molH2在1L密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示。(甲醇的选择率:转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)
①达到平衡时,反应体系内甲醇的产量最高的是(填“D”、“E”或“F”)。
②K时,反应I的平衡常数K=。
F3.75×10-3
四、恒压+双平衡体系
1、苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺,一定条件下,发生如下反应:
恒压反应器中,按照n(H2):n(C6H6)=4:1投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应,总压为p0,平衡时苯的转化率为α,环己烷的分压为p,则反应1的Kp_______(列出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
p/{[(1-α)p0/(5-3α)]·[(4-3α)p0/(5-3α)]3}
2、I.C3H6(g)+NH3(g)+1.5O2(g)
=C3H3N(g)+3H2O(g)△H1=-kJ/mol
II.C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)
+H2O(g)△H2=-kJ/mol
己知对于反应:
aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),
其标准平衡常数:
T℃,压强为16p0的恒压密闭容器中,通入1mol丙烯、lmol氨气和3mol氧气发生反应I、II,达到平衡时,容器内有amolC3H3N(g),bmolC3H4O(g),此时H2O(g)的分压p(H2O)=____(用含a、b的代数式表示,下同);反应II的标准平衡常数为。
3、工业中,CO2和H2在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。
反应a:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1;
反应b:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H20。
保持压强为5MPa,向密闭容器中投入一定量CO2和H2,不同反应模式下CO2的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
已知CH3OH选择性:转化的CO2中生成CH3OH的百分比。
压力平衡常数Kp是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,平衡分压=p总×物质的量分数。根据表中数据计算温度为℃时,反应a的Kp值为(无需计算,写表达式)。
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