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(江蘇專用)2020高考化學二輪復習 專題檢測(六) 化學平衡與相關計算

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1、專題檢測(六) 化學平衡與相關計算 1.(2019泰州一模)恒容條件下,1 mol SiHCl3發(fā)生如下反應:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。已知:v正=v消耗(SiHCl3)=k正x2(SiHCl3),v逆=2v消耗(SiH2Cl2)=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4),k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)(僅與溫度有關),x為物質(zhì)的量分數(shù)。如圖是不同溫度下x(SiHCl3)隨時間的變化。 下列說法正確的是(  ) A.該反應為放熱反應,v正,a

2、行到a處時,= D.T2 K時平衡體系中再充入1 mol SiHCl3,平衡正向移動,x(SiH2Cl2)增大 解析:選BC A項,因兩曲線對應的狀態(tài)只是溫度不同,由圖像知,達到平衡所需時間T2 K小于T1 K,溫度越高反應速率越快,所以溫度T2>T1;又因T2 K下達到平衡時SiHCl3的物質(zhì)的量分數(shù)比T1 K平衡時小,說明升溫平衡向正反應方向移動,該反應為吸熱反應,錯誤;B項,從平衡體系中移走SiCl4,即減小生成物濃度,平衡將向正反應方向移動,反應物的轉(zhuǎn)化率提高,正確;C項,2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)是反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,即反應從開始至達

3、平衡的過程中混合氣體總物質(zhì)的量始終為1 mol,由圖像知,T2 K下達到平衡時SiHCl3的物質(zhì)的量分數(shù)為0.75,則此時SiH2Cl2和SiCl4的物質(zhì)的量分數(shù)均為0.125,因為平衡時v正=v逆,v正=k正x2(SiHCl3)=0.752k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)=0.1252k逆,則0.752k正=0.1252k逆,==,因k正和k逆只與溫度有關,反應進行到a點處時v正=k正x2(SiHCl3)=0.82k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)=0.12k逆。===,正確;D項,恒容條件下再充入1 mol SiHCl3,相當于增大壓強,而2SiHCl

4、3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反應前后氣體體積不變,所以平衡不移動,x(SiH2Cl2)不變,錯誤。 2.(2019南通七市二模)一定溫度下,在三個容積均為2 L的恒容密閉容器中按不同方式投入反應物,發(fā)生反應:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)(正反應放熱),測得反應的相關數(shù)據(jù)如下: 容器 溫度/K (T1>T2) 起始物質(zhì)的量/mol 平衡物質(zhì)的量/mol NO(g) H2(g) N2(g) Ⅰ T3 3 2 0.5 Ⅱ T2 2 3 Ⅲ T1 2.5 2.5 下列說法正確的是(  ) A.

5、平衡時,容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反應速率:v(H2)ⅠT2,溫度越高,反應速率越快,平衡時,容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反應速率:v(H2)Ⅰ>v(H2)Ⅱ,錯誤; B項,T1時,容器Ⅰ:      2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) (正反應放熱) 起始/mol  3   2 0 0 轉(zhuǎn)化/mol  1  

6、 1 0.5 1 平衡/mol  2   1 0.5 1 此時平衡常數(shù)K==0.25,n(平,總)=4.5 mol; 若容器Ⅱ也在T1時達到平衡,設平衡時N2濃度為x,      2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)(正反應放熱) 起始(molL-1)  1 1.5 0 0 轉(zhuǎn)化(molL-1)  2x 2x x 2x 平衡(molL-1)  1-2x 1.5-2x x 2x 則有=0.25,解得x=0

7、.25,c(NO)=0.5 mol L-1; 容器Ⅱ在T2時達到平衡,由于T1>T2,降低溫度,平衡向放熱方向移動,即向正反應方向移動,平衡時c(NO) <0.5 mol L-1,正確;C項,容器Ⅲ在T1時起始加入2.5 mol NO和2.5 mol H2,若某時刻時N2為0.5 mol,則H2O為1 mol,NO和H2都為1.5 mol,共4.5 mol,此時Q===0.20<0.25,反應未達平衡,反應向正反應方向進行,反應達到平衡時氣體的總物質(zhì)的量<4.5 mol,因此平衡時,容器Ⅲ和容器Ⅰ中的壓強:pⅢ

8、平衡向正反應方向移動,n(平,總)<4.5 mol,平衡時容器的容積小于2=1.8 L,錯誤。 3.(2018鎮(zhèn)江一模)一定溫度下,在三個容積均為2.0 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。各容器中起始物質(zhì)的量濃度與反應溫度如下表所示: 容器 溫度/℃ 起始物質(zhì)的量濃度/(molL-1) NO(g) CO(g) N2 CO2 甲 T1 0.10 0.10 0 0 乙 T2 0 0 0.10 0.20 丙 T2 0.10 0.10 0 0 反應過程中甲、丙容器中CO2的物質(zhì)的量隨時間變化關系如

9、圖所示。下列說法正確的是(  ) A.該反應的正反應為放熱反應,平衡常數(shù)K(T1)

10、小,B錯誤;丙容器中反應達到平衡時,         2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 起始/(molL-1): 0.1    0.1   0    0 變化/(molL-1): 0.06 0.06 0.03 0.06 平衡/(molL-1): 0.04 0.04 0.03 0.06 此時,NO的轉(zhuǎn)化率為60%。乙容器中若加入0.05 molL-1 N2、0.1 molL-1 CO2與丙等效,達到平衡時,N2的轉(zhuǎn)化率等于40%,乙容器中加入0.1 molL-1 N2、0.2 molL-1 CO2,相當

11、于丙物質(zhì)的量的兩倍,加壓平衡向正反應方向移動,使N2的轉(zhuǎn)化率小于40%,C正確;丙容器中反應達到平衡時,平衡常數(shù)K==42.187 5,再充入0.10 mol NO和0.10 mol CO2,濃度商Q=≈28.01v(逆),D錯誤。 4.(2018南通二模)Boderlscens研究反應:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0。溫度T時,在兩個體積均為1 L的密閉容器中進行實驗,測得氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)w(HI)與反應時間t的關系如下表: 容器 編號 起始物質(zhì) t/min 0 20 40 60 80 100 Ⅰ

12、 0.5 mol I2、 0.5 mol H2 w(HI)/% 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI w(HI)/% 100 91 84 81 80 80 研究發(fā)現(xiàn)上述反應中v正=kaw(H2)w(I2),v逆=kbw2(HI),其中ka、kb為常數(shù)。下列說法正確的是(  ) A.溫度為T時該反應達到平衡時的=64 B.容器Ⅰ中前20 min的平均速率v(HI)=0.012 5 molL-1min-1 C.若起始時,向容器Ⅰ中加入物質(zhì)的量均為0.1 mol的H2、I2、HI,反應逆向進行 D.若兩容器中,kaⅠ=kaⅡ且kbⅠ=k

13、bⅡ,則x的值一定為1 解析:選AD 反應  H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0 初始物質(zhì)的量/mol:  0.5   0.5   0 變化物質(zhì)的量/mol: a a 2a 平衡時物質(zhì)的量/mol: 0.5-a 0.5-a 2a 達到平衡時w(HI)=100%=80%=0.8,得到a=0.4,w(H2)=w(I2)=[1-w(HI)]/2=10%,溫度為T時該反應達到平衡時v正=v逆,kaw(H2)w(I2)=kbw2(HI),則===64,A正確;容器Ⅰ中前20 min,由w(HI)=100%=50%=0.5,得到a=0.25,此時

14、平均速率v(HI)==0.025 molL-1min-1,B錯誤;溫度為T時該反應的平衡常數(shù)K==64,若起始時,向容器Ⅰ中加入物質(zhì)的量均為0.1 mol的H2、I2、HI,濃度商Q==1

15、 溫度/℃ 物質(zhì)的起始濃度/(molL-1) 物質(zhì)的平衡濃度/(molL-1) c(SO2) c(O2) c(SO3) c(SO3) Ⅰ 758 0.2 0.1 0 0.044 Ⅱ 758 0.1 0.05 0 Ⅲ 858 0.2 0.1 0 A.從開始至平衡時,容器Ⅰ中SO3的反應速率為0.044 molL-1s-1 B.平衡時,容器Ⅱ中SO3的濃度小于0.022 molL-1 C.平衡時,容器Ⅲ中SO3的濃度大于0.044 molL-1 D.若起始時,向容器Ⅰ中充入0.02 mol SO2、0.01 mol O2和0.02

16、mol SO3,則反應向逆反應方向進行 解析:選BD 從開始至平衡沒有時間,無法計算反應速率,A錯誤;容器Ⅱ中反應物初始濃度是容器Ⅰ中的,壓強減小平衡逆向移動,SO3的平衡濃度小于0.022 molL-1,B正確;容器Ⅲ的溫度比容器Ⅰ高,該反應的正反應放熱,升高溫度平衡逆向移動,SO3的濃度小于0.044 molL-1,C錯誤;由容器Ⅰ中數(shù)據(jù)可計算得K=1.02,按照D項充入物質(zhì)時,Q=100>K,反應逆向進行,D正確。 6.(2018南師附中、天一、淮中、海門四校聯(lián)考) 已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJmol-1 相同溫度下,在體積相同的

17、兩個恒溫密閉容器中,加入一定量的反應物發(fā)生反應。 相關數(shù)據(jù)如下: 容器編號 起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol 達平衡過程體系能量的變化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 放出熱量:32.8 kJ ② 0 0 1 4 熱量變化:Q kJ 下列說法正確的是(  ) A.容器①中反應達平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為80% B.平衡時,若向容器①中再加入0.2 mol CO和0.2 mol CO2,則v正

18、l CO,A正確;根據(jù)①中的數(shù)據(jù)可知,平衡時CO、H2O、CO2、H2的物質(zhì)的量分別為0.2 mol、3.2 mol、0.8 mol、0.8 mol,因反應前后氣體體積不變,故該反應的平衡常數(shù)==1,當平衡時再加入CO和CO2各0.2 mol時,Q==v逆,B錯誤;根據(jù)平衡常數(shù)可知,②達到平衡時CO2剩余0.2 mol,即反應掉0.8 mol CO2,故Q=41 kJmol-10.8 mol=32.8 kJ,C錯誤;根據(jù)上述分析可知①中CO的轉(zhuǎn)化率為80%,②中CO2的轉(zhuǎn)化率也為80%,D錯誤。 7.(2018常州一模)一定條件下進行反應:COCl2(g)Cl2

19、(g)+CO(g)。向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol COCl2(g),經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應過程中測得的有關數(shù)據(jù)見下表: t/s 0 2 4 6 8 n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 下列說法正確的是(  ) A.保持其他條件不變,升高溫度,平衡時c(Cl2)=0.22 molL-1,則反應的ΔH<0 B.若在2 L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器進行該反應,化學平衡常數(shù)不變 C.保持其他條件不變,起始向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO,反應達到平衡前

20、的速率:v(正)>v(逆) D.保持其他條件不變,起始向容器中充入1.0 mol Cl2和0.8 mol CO,達到平衡時,Cl2的轉(zhuǎn)化率小于60% 解析:選D 由表中數(shù)據(jù)可知,6 s、8 s時氯氣的物質(zhì)的量都是0.4 mol,說明6 s時反應到達平衡,平衡時氯氣的濃度為0.2 molL-1,升高溫度,到達新平衡,氯氣的濃度變?yōu)?.22 molL-1,氯氣濃度增大,說明平衡向正反應方向移動,故正反應為吸熱反應,即ΔH>0,故A錯誤;正反應為吸熱反應,恒容絕熱密閉容器進行該反應,隨反應進行溫度降低,而平衡常數(shù)只受溫度影響,故平衡常數(shù)一定發(fā)生變化,故B錯誤;平衡時c(Cl2)=0.2 mol

21、 L-1,         COCl2(g)Cl2(g)+CO(g) 起始/(molL-1):  0.5    0   0 轉(zhuǎn)化/(molL-1): 0.2 0.2 0.2 平衡/(molL-1): 0.3 0.2 0.2 該溫度下平衡常數(shù)K=≈0.133,若起始向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO,此時Q===0.15>K=0.133,則反應向逆反應方向移動,反應達到平衡前v(正)<v(逆),故C錯誤;原平衡等效為起始向容器中充入1.0 mol Cl2和1.0 mol CO

22、,達到平衡時Cl2的轉(zhuǎn)化率=100%=60%,如加入1.0 mol Cl2和0.8 mol CO,相當于在原來的基礎上減小0.2 mol CO,平衡在原來的基礎上向正反應方向移動,則Cl2的轉(zhuǎn)化率減小,則Cl2的轉(zhuǎn)化率小于60%,故D正確。 8.兩個容積均為2 L的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),起始物質(zhì)的量見下表。實驗測得兩容器不同溫度下達到平衡時CO2的物質(zhì)的量如下圖所示,下列說法正確的是(  ) 容器 起始物質(zhì)的量 NO CO Ⅰ 1 mol 3 mol Ⅱ 6 mol 2 mol   A.N點的平衡常數(shù)為0

23、.04 B.M、N兩點容器內(nèi)的壓強:p(M)>2p(N) C.若將容器Ⅰ的容積改為1 L,T1溫度下達到平衡時c(CO2)=0.25 molL-1 D.若將容器Ⅱ改為絕熱容器,實驗起始溫度為T1,達平衡時NO的轉(zhuǎn)化率小于16.7% 解析:選AD 由于N點和M點的溫度相同,故兩點的平衡常數(shù)相同,根據(jù)M點平衡時n(CO2)可知,容器Ⅱ中平衡時NO、CO、N2、CO2的物質(zhì)的量分別為5 mol、1 mol、0.5 mol、1 mol,NO的轉(zhuǎn)化率為α(NO)=100%≈16.7%,根據(jù)容器的體積為2 L可得,平衡常數(shù)K1==0.04,A正確;容器Ⅱ氣體物質(zhì)的量大,壓強大,平衡正向移動,p(M

24、)<2p(N),B錯誤;若平衡時c(CO2)=0.25 molL-1,則NO、CO、N2、CO2的濃度分別為0.75 molL-1、2.75 molL-1、0.125 molL-1、0.25 molL-1,反應的平衡常數(shù)K2=≈0.002≠K1,因為只改變?nèi)萜鞯捏w積,溫度不變,則平衡常數(shù)不變,C錯誤;由題圖可知,升高溫度n(CO2)減小,平衡逆向移動,正反應放熱,若將容器Ⅱ改為絕熱容器,則容器內(nèi)溫度升高,平衡逆向移動,NO的轉(zhuǎn)化率降低,故平衡時α(NO)<16.7%,D正確。 9.(2018連云港、宿遷、徐州三模)一定溫度下,在三個容積均為2.0 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應:CO(g)+2H

25、2(g)CH3OH(g)。各容器中起始物質(zhì)的量濃度與反應溫度如下表所示,反應過程中容器Ⅰ、Ⅲ中CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化關系如下圖所示。 容器 溫度/℃ 起始物質(zhì)的量/mol CO(g) H2(g) CH3OH(g) Ⅰ T1 0.2 0.4 0 Ⅱ T1 0 0 0.4 Ⅲ T2 0.2 0.4 0 下列說法正確的是(  ) A.在前20 min內(nèi),容器Ⅰ中反應的平均速率為v(H2)=0.012 molL-1min-1 B.達到平衡后,容器Ⅰ中再充入0.20 mol CO和0.20 mol CH3OH,此時v(正)>v(逆)

26、C.達到平衡時,容器Ⅱ中的壓強一定大于容器Ⅰ中的壓強的兩倍 D.將容器Ⅲ改為絕熱容器,實驗起始溫度為T2,達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率小于50% 解析:選BD 由圖示可知,容器Ⅰ中在20 min時生成CH3OH 0.12 mol,則反應掉H2 0.24 mol,故v(H2)==0.006 molL-1min-1,A錯誤;根據(jù)平衡時數(shù)據(jù)可知K==234.375,再加入0.20 mol CO和CH3OH時,Q=≈178.571

27、像可知T2>T1,隨著溫度的升高,平衡時CH3OH物質(zhì)的量減小,則正反應是放熱反應,且在溫度T2時,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%,當容器絕熱時,隨著反應的進行,容器溫度升高,平衡逆向移動,CO的轉(zhuǎn)化率降低小于50%,D正確。 10.(2018南京、鹽城一模)已知:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。向恒容密閉容器中充入0.1 mol CH4和0.2 mol H2S發(fā)生反應,各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化如圖所示: 下列說法正確的是(  ) A.該反應的ΔH<0 B.X點CH4的轉(zhuǎn)化率為20% C.X點與Y點容器內(nèi)壓強比為55∶51 D.維持Z點溫度,向容器

28、中再充入CH4、H2S、CS2、H2 各0.1 mol 時v(正)0,故A錯誤;設X點時CS2為x mol,      CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g) 起始量(mol)  0.1   0.2    0    0 變化量(mol) x 2x x 4x X點時量(mol) 0.1-x 0.2-2x x 4x 即得(0.1-x)=4x,x=0.02 mol,則CH4的轉(zhuǎn)化率為10

29、0%=20%,故B正確;在同溫同容時,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,圖中X點和Y點溫度不同,無法比較X點和Y點容器內(nèi)的壓強,故C錯誤;同理可求得Z點:0.1-x=x,x=0.05 mol, 即CS2為0.05 mol,則CH4為0.05 mol,H2S為0.1 mol,H2為0.2 mol,設容器的體積為1 L,若此時反應已達平衡,則平衡常數(shù)K=0.16,當向容器中再充入CH4、H2S、CS2、H2 各0.1 mol 時,各物質(zhì)的量分別為CH4 0.15 mol、H2S 0.2 mol、CS2 0.15 mol、H2 0.3 mol,此時的濃度商Q= 0.202 5>K=0.16,所以反應向逆反

30、應方向進行,即v(正)

31、.80 0 0 Ⅲ 500 0 0 0.20 0.20 0.16 下列說法正確的是(  ) A.正反應的平衡常數(shù)K(Ⅰ)=K(Ⅱ)c(CH3OH,Ⅱ) C.達到平衡時,轉(zhuǎn)化率:α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)<1 D.530 K時,若起始向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.10 mol、NH3 0.15 mol、CH3NH2 0.10 mol、H2O 0.10 mol,則反應將向逆反應方向進行 解析:選AC 由反應CH3OH(g)+NH3(g)  CH3NH2(g)+H

32、2O(g)可知,該反應為反應前后氣體體積不變的反應;容器Ⅰ和容器Ⅱ為等溫等容,容器Ⅲ較容器Ⅰ和容器Ⅱ溫度降低,由表格中數(shù)據(jù),530 K時Ⅰ中, CH3OH(g)+NH3(g) CH3NH2(g)+H2O(g) 起始(mol) 0.40 0.40 0 0 轉(zhuǎn)化(mol) 0.30 0.30 0.30 0.30 平衡(mol) 0.10 0.10 0.30 0.30 K(Ⅰ)==9;容器Ⅱ溫度與容器Ⅰ相同,平衡常數(shù)不變; 500 K時Ⅲ中, CH3OH(g)

33、+NH3(g) CH3NH2(g)+H2O(g) 起始(mol) 0 0 0.20 0.20 轉(zhuǎn)化(mol) 0.04 0.04 0.04 0.04 平衡(mol) 0.04 0.04 0.16 0.16 K(Ⅲ)==16,K(Ⅲ) >K(Ⅰ),說明降低溫度平衡向正反應方向移動,即正反應為放熱反應。A項,根據(jù)以上分析可知,正反應的平衡常數(shù)K(Ⅰ)=K(Ⅱ)

34、不移動,則達到平衡時,體系中c(CH3OH)關系:2c(CH3OH,Ⅰ)=c(CH3OH,Ⅱ),錯誤;C項,容器Ⅰ和容器Ⅲ溫度不同,若容器Ⅲ溫度也為530 K,則能建立等效平衡,此時應有α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)=1,由于容器Ⅲ溫度低于530 K,降低溫度平衡正向移動,而容器Ⅲ是從逆反應方向建立平衡,則轉(zhuǎn)化率減小,所以達到平衡時,轉(zhuǎn)化率:α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)<1,正確;D項,530 K時,若起始向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.10 mol、NH3 0.15 mol、CH3NH2 0.10 mol、H2O 0.10 mol,Q=≈0.67<9,則反應將向正反應方向進行,錯誤。

35、 12.(2019蘇錫常鎮(zhèn)三模)一定溫度下,在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中按不同方式投入反應物,發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反應放熱),測得反應的相關數(shù)據(jù)如下: 容器 容器1 容器2 容器3 反應溫度T/K 500 500 600 反應物投入量 1 mol CO、 2 mol H2 2 mol CH3OH 1 mol CO、 2 mol H2 平衡v正(H2) /(molL-1s-1) v1 v2 v3 平衡c(CH3OH) /(molL-1) c1 c2 c3 平衡體系 總壓強p/Pa p1 p2

36、 p3 物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率α α1(CO) α2(CH3OH) α3(CO) 平衡常數(shù)K K1 K2 K3 下列敘述正確的是(  ) A.v1c2 B.α1(CO)>α3(CO),v12p3,K12c3, α2(CH3OH)+α3(CO)<1 解析:選BD A項,在恒溫恒容下容器2加入2 mol CH3OH與加入1 mol CO、2 mol H2等效,即相當于取兩份容器1加入1 mol CO、2 mol H2,再將體積壓縮至一半即得,對反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反應放熱)加壓,平衡向正反應

37、方向移動,甲醇的轉(zhuǎn)化率減小,則有v1p2,α1(CO)+α2(CH3OH)<1,錯誤;B項,容器3加入1 mol CO、2 mol H2與容器1起始反應物投入量相同,但溫度升高,化學反應速率加快,v1α3(CO), p3p2,p3K3,錯誤;D項,由c2>2c1,c1>c3,得到c2>2c3,又由α1(CO)+α2(CH3OH)<1,α1(CO)>α3(CO),得到α2(CH3OH)+α3(CO)<1,正確。 13

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