高中 | 化学平衡常数 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

化学平衡常数

异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,$\rm 150$ $\rm ^\circ\rm C$时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,山梨醇的初始浓度为$0.1\text{ mol}\cdot \text{k}{{\text{g}}^{-1}}$$\rm 15$ $\rm h$后异山梨醇浓度不再变化。下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

山梨醇$\dfrac{反应①}{{{K}_{1}}}\to 14\rm -$脱水山梨醇$\dfrac{反应②}{{{K}_{2}}}$异山梨醇

["

曲线$\\rm b$表示异山梨醇的浓度,上述反应过程中还存在其它副产物

","

$0\\sim 3\\text{ h}$平均速率$\\rm ($异山梨醇$\\rm )=\\dfrac{0.058}{3}\\text{ mol}\\cdot \\text{k}{{\\text{g}}^{-1}}\\cdot {{\\text{h}}^{-1}}$

","

$3\\text{ h}$时,反应②当前状态下反应速率${{v}_{\\left( 正 \\right)}}={{v}_{\\left( 逆 \\right)}}$

","

该温度下的平衡常数:$\\dfrac{{{K}_{1}}}{{{K}_{2}}}\\gt 1$

"]
[["D"]]

$\rm 0\;\rm h$时,$\rm a$的浓度最大,$\rm a$为山梨醇,随着反应①的进行,山梨醇浓度减小,生成$\rm 1$$\rm 4-$脱水山梨醇,故$\rm b$$\rm 1$$\rm 4-$脱水山梨醇,$\rm c$为最终产物异山梨醇,在$\rm 15\;\rm h$后异山梨醇浓度不再变化,即达到平衡状态;

$\rm A$.由分析可知,$\rm b$$\rm 1$$\rm 4-$脱水山梨醇,$\rm 15\;\rm h$后异山梨醇浓度不再变化,即反应②达到平衡状态,此时$\rm 1$$\rm 4-$脱水山梨醇与异山梨醇的浓度和不等于山梨醇的初始浓度,故该反应存在副产物,$\rm A$错误;

$\rm B$.由图可知,在$0\sim3\text{ h}$内,异山梨醇的浓度变化量为$0.042\text{ mol}\cdot \text{k}{{\text{g}}^{-1}}$,则平均速率$\rm ($异山梨醇$\rm )=\dfrac{0.042}{3}\text{ mol}\cdot \text{k}{{\text{g}}^{-1}}\cdot {{\text{h}}^{-1}}=0.014\text{ mol}\cdot \text{k}{{\text{g}}^{-1}}\cdot {{\text{h}}^{-1}}$$\rm B$错误;

$\rm C$.由图可知,$\rm 3$小时后异山梨醇浓度继续增大,$\rm 15\;\rm h$后异山梨醇浓度才不再变化,所以$\rm 3\;\rm h$时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,$\rm C$错误;

$\rm D$.由题干和图可知,$\rm 15$后所有物质的浓度都不再变化,山梨醇转化完全即反应充分,而$\rm 1$$\rm 4-$脱水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行的程度小于反应①,则该温度下平衡常数的大小关系为${{K}_{\text{1}}}\gt {{K}_{\text{2}}}$,即$\dfrac{{{{K}}_{\text{1}}}}{{{{K}}_{\text{2}}}}\gt \text{1}$$\rm D$正确;

故选:$\rm D$

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