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【題目】甲烷是一種理想的潔凈燃料,利用甲烷與水反應制備氫氣,因原料廉價,具有推廣價值。該反應為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H0

(1)800℃時,反應的化學平衡常數(shù)K=l.0,某時刻測得該溫度下密閉容器中各物質的物質的量濃度如表。則此時正、逆反應速率的關系是____。

CH4

H2O

CO

H2

3.0molL-1

8.5molL-1

2.0molL-1

2.0molL-1

(2)為了探究溫度、壓強對上述化學反應速率的影響,某同學設計了以下三組對比實驗(溫度為360℃480℃、壓強為101 kPa303 kPa,其余實驗條件見下表)。

實驗序號

溫度/℃

壓強/kPa

CH4初始濃度/ molL1

H2O初始濃度/ molL1

1

360

p

2.00

6.80

2

t

101

2.00

6.80

3

360

101

2.00

6.80

表中t=____,P=_____;設計實驗2、3的目的是________________

實驗l、23中反應的化學平衡常數(shù)的大小關系是____(用K1、K2、K3表示)。

(3)一定溫度下,在容積2L且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應物,一段時間后達到平衡。

反應物投入量

1molCH41molH2O

a molCH4、a molH2O、b molCO、c molH2

經測定甲容器經過5min達到平衡,平衡后甲中氣體的壓強為開始的1.2倍,甲容器中該反應在5min內的平均速率υ(H2)_______,若要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,且起始時維持化學反應向逆反應方向進行,則b的取值范圍為________。

【答案】v> v480303探究溫度對化學反應速率的影響K1=K3<K20.06mol·L1·min10.2<b≤1

【解析】

(1)此時的濃度商為=0.63<平衡常數(shù)K=1,所以反應向正反應進行,即v(正)>v(逆),故答案為:v(正)>v(逆);

(2)三組實驗條件要求溫度為360℃480℃、壓強為101kPa303kPa,采取控制變量法,探究溫度、壓強對化學反應速率的影響,由表可知t480,p303;

對比實驗2、3,只有溫度不同,其它條件相同,所以實驗2、3的目的是探究溫度對化學反應速率的影響;實驗1、3溫度相同,平衡常數(shù)相同,即K1=K3,比較實驗1、2,實驗2中溫度高,溫度升高,平衡向吸熱方向移動,該反應為吸熱反應,所以平衡向正反應方向移動,平衡常數(shù)增大,即K2>K1,所以K1=K3<K2,故答案為:480;303;探究溫度對化學反應速率的影響;K1=K3<K2;

(3)設反應的甲烷的物質的量為x,

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

起始(mol)1 1 0 0

反應(mol)x x x 3x

平衡(mol)1-x 1-x x 3x

平衡后甲中氣體的壓強為開始的1.2倍,即物質的量為開始時的1.2倍,則(1mol-x)+(1mol-x)+x+3x=(1 mol +1 mol)×1.2,解得x=0.2mol,甲容器中該反應在5min內的平均速率υ(H2)==0.06mol·L1·min1;若要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,即甲乙等效,由于該反應前后氣體的物質的量不等,在等溫等體積時,需要轉換到方程式一邊,物質的量分別相等,則b的最大值為1mol,起始時要維持化學反應向逆反應方向進行,則b要大于0.2mol,因此0.2<b≤1,故答案為:0.06mol·L1·min1;0.2<b≤1。

練習冊系列答案
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已知:3CCl4+2H2SO4()3COCl2↑+4HCl+S2O5Cl2。下列說法正確的是

A. 裝置組裝連接后,第一步操作通入冷凝水,然后才能加熱

B. 自來水從冷凝管的X口通入,且被冷凝的物質是CCl4

C. 裝置乙中可收集到光氣的甲苯溶液,裝置丙、丁均可收集到液態(tài)光氣

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選項

假設

結論

A

ANaOH溶液

D可能是CO2

B

BCO

C可能是CO2

C

CFeCl2 ,DFe

A可能是鹽酸

D

CSO2

A可能是H2S

A. A B. B C. C D. D

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.實驗室制備NaN3

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將生成的NaNH2N2O210℃-220℃下反應可生成NaN3、NaOH和氣體X,該反應的化學方程式為2NaNH2+N2O═NaN3+NaOH+X,實驗室檢驗X氣體使用的試紙是濕潤的______。

(2)實驗裝置(圖1)、步驟如下,回答下列問題:

已知:i)NaN3是一種易溶于水的白色晶體,微溶于乙醇,不溶于乙醚;

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組裝儀器檢查裝置氣密性后,裝入藥品。裝置B中盛放的藥品是_______________。

實驗過程應先點燃___(填“A”“C”)處的酒精燈,理由是_______________________

讓氨氣和熔化的鈉充分反應后,停止加熱A并關閉止水夾k。向裝置Cb容器內充入加熱介質植物油并加熱到210℃-220℃,然后按圖通入N2O;

裝置C反應完全結束后,冷卻,取出a中的混合物進行以下操作,得到NaN3固體:

操作II的目的是____________;

操作IV中選用的洗滌試劑最好的是_____。

A.水 B.乙醇 C.乙醇水溶液 D.乙醚

(3)圖中儀器a用不銹鋼材質的而不用玻璃的,其主要原因是____________________。

II.產品NaN3純度測定

精確稱量0.150 g NaN3樣品,設計如圖2所示裝置,連接好裝置后使錐形瓶傾斜,使小試管中的NaN3樣品與M溶液接觸,測量產生的氣體體積從而測定其純度。

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(1)根據(jù)圖1數(shù)據(jù)。寫出該反應的化學方程式:_____________;此反應的平衡常數(shù)表達式為K=_________,從反應開始到第一次平衡時的平均速率v(A)為________。

(2)在5~7min內,若K值不變,則此處曲線變化的原因是_________。

(3)圖2表示此反應的反應速率v和時間t的關系,t3、t5、t6時刻各改變一個且互不相同的條件,各階段的平衡常數(shù)如下表所示。K1、K2、K3、K4之間的關系為________(用“>”“<”或“=”連接)。A的轉化率最大的一段時間是___________。

t2~t3

t4~t5

t5~t6

t7~t8

K1

K2

K3

K4

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