【题目】研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生如下反应:2NO(g)+O2(g)
2NO2(g),下列各项能说明反应达到平衡状态的是_____________。
A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.NO和O2的物质的量之比保持不变
D.每消耗1 molO2同时生成2 molNO
(2)CO可用于合成甲醇,一定温度下,向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),达平衡后测得各组分浓度:
物质 | CO | H2 | CH3OH |
浓度(mol/L) | 0.9 | 1.0 | 0.6 |
回答下列问题:
①混合气体的平均相对分子质量=_________________。
②平衡常数K=__________________。
③若将容器体积压缩为1L,不经计算,预测新平衡中c(H2)的取值范围是__________。
④若保持体积不变,再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此时v正______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】A、B、C、D 18.56 0.67 1mol/L<c(H2)<2mol/L =
【解析】
(1)A.该反应两边的化学计量数不相等,在反应没有达到平衡时,气体的物质的量会发生改变,体系的压强也要改变,如果压强不变说明气体的生成与消耗速率相等,反应达到了平衡,A项正确;
B.反应中NO2是有色气体,颜色不变说明NO2的浓度不再改变,则反应达到了平衡,B项正确;
C.NO和O2的起始物质的量相等,但化学计量数不同,变化量不相同,如果没有达到平衡,NO和O2的物质的量之比会发生改变,不发生改变说明达到了平衡,C项正确;
D. 每消耗1 molO2同时生成2 molNO,正逆反应速率相等,说明反应达到了平衡,D项正确;
故选ABCD;
(2)①由表中数据知,CO、H2、CH3OH的物质的量分别是1.8mol、2mol、1.2mol,质量分别为1.8mol×28g/mol=50.4g、2mol×2g/mol=4g、1.2mol×32g/mol=38.4g,则混合气体的平均相对分子质量等于
=
=18.56g/mol,因此平均相对分子质量是18.56;
②平衡常数K=
=
≈0.67;
③若将容器体积压缩为1L,该瞬间H2的浓度变为2mol/L,压缩容器使得压强变大,结合CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)中的化学计量数知,平衡右移,氢气的浓度变小,根据勒夏特列原理知,平衡时的氢气的浓度范围为1mol/L<c(H2)<2mol/L;
④根据题给数据:(单位mol/L)
CO | 2H2 | CH3OH | |
原平衡各组分浓度 | 0.9 | 1.0 | 0.6 |
再充入浓度 | 0.3 | 0 | 0.2 |
充入后各组分浓度 | 1.2 | 1.0 | 0.8 |
Qc=
=
=0.67=K,说明此时化学反应仍处平衡状态,则v正=v逆。