高中 | 转化率、产率 题目答案及解析

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选修四

第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡

转化率、产率

向体积均为$\rm 1\ L$的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入$\rm 4\ mol\ HBr$$\rm 1\ mol\ {{O}_{2}}$,分别在绝热、恒温条件下进行,发生反应:${\rm 4HBr(g)+{{O}_{2}}(g)=2B{{r}_{2}}(g)+2{{H}_{2}}O(g)}\quad\Delta H$,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是$\rm (\qquad)$

["

该反应在高温条件下自发

","

甲、乙体系中密度不变时,反应达平衡状态

","

$\\rm b$点:$\\rm {{O}_{2}}$的转化率为$\\rm 75\\%$

","

$\\rm a$点平衡常数$K$的值为$\\rm 20.25$

"]
[["C"]]

$\rm A$.由图可知,起始投料相同,甲的压强增大,该反应向气体分子数减小的方向进行,说明气体总物质的量减小,压强增大,必须是温度升高,故正反应是放热反应,$\Delta H\lt 0$,气体分子数减小,$\Delta S\lt 0$$\Delta G=\Delta H-T\cdot \Delta S$$\Delta G\lt 0$反应自发,故该在较低温度下能自发进行,$\rm A$错误;

$\rm B$.由于左右两边均是气体,气体质量不变,容器体积也不变,所以平衡前后气体的密度没有变化,所以密度不变,不能说明达到平衡状态,$\rm B$错误;

$\rm C$.在恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,根据三段式,$\rm \begin{matrix} {} & \rm 4HBr(g) & + & \rm {{O}_{2}}(g) & \rightleftharpoons & \rm 2B{{r}_{2}}(g) & + & \rm 2{{H}_{2}}O(g) \\ 开始量\rm (mol) & 4 & {} & 1 & {} & 0 & {} & 0 \\ 反应量\rm (mol) & 4x & {} & x & {} & 2x & {} & 2x \\ 剩余量\rm (mol) & 4-4x & {} & 1-x & {} & 2x & {} & 2x \\ \end{matrix}$,根据压强变化情况列式:$\dfrac{(4+1)}{5-x}=\dfrac{20p}{17p}$,解得$x=0.75\rm \ mol$,所以$\rm \operatorname{b}$点转化率为:$\rm \dfrac{0.75\ mol}{1\ mol}\times 100\%=75\%$$\rm C$正确;

$\rm D$.在恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,根据三段式,$\rm \begin{matrix} {} & \rm 4HBr(g) & + & \rm {{O}_{2}}(g) & \rightleftharpoons & \rm 2B{{r}_{2}}(g) & + & \rm 2{{H}_{2}}O(g) \\ 开始量\rm (mol) & 4 & {} & 1 & {} & 0 & {} & 0 \\ 反应量\rm (mol) & 4x & {} & x & {} & 2x & {} & 2x \\ 剩余量\rm (mol) & 4-4x & {} & 1-x & {} & 2x & {} & 2x \\ \end{matrix}$,根据压强变化情况列式:$\dfrac{(4+1)}{5-x}=\dfrac{20p}{17p}$,解得$x=0.75\rm \ mol$$\rm \operatorname{b}$${K}$值为:$\rm \dfrac{{{(\dfrac{1.5\ mol}{1\ L})}^{1}}\times {{(\dfrac{1.5\ mol}{1\ L})}^{1}}}{{{(\dfrac{0.25\ mol}{1\ L})}^{1}}\times {{(\dfrac{1\ mol}{1\ L})}^{4}}}=20.25$$\rm \operatorname{a}$$\rm \operatorname{b}$点总压强相等,容器体积相等,$\rm \operatorname{a}$点温度较高,平衡逆向移动,故$\rm \operatorname{a}$点气体的物质的量大于$\rm \operatorname{b}$点,说明$\rm \operatorname{a}$点的转化率小于$\rm \operatorname{b}$点,即$\rm \operatorname{a}$点平衡常数$K$小于$\rm \operatorname{b}$$K$$\rm D$错误;

故选:$\rm C$

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