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

乙烯被誉为石油化工的“龙头”,其衍生物占石化产品的$\rm 75\%$以上。某化学兴趣小组模拟工业上乙烷分解制乙烯。恒温条件下,分别向体积为$\rm 1\;\rm L$$\rm 2\;\rm L$$\rm 4\;\rm L$$\rm 8\;\rm L$的四个密闭容器$\rm ($编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ$\rm )$中充入$1\;\rm \text{mol }{{\text{C}}_{2}}{{\text{H}}_{6}}$发生反应起始时容器Ⅰ中的压强为$\rm 24\;MPa$$\rm 10\;\rm min$后测得剩余${{\text{C}}_{2}}{{\text{H}}_{6}}$的浓度分别为$\rm 0.5\;\rm mol/L$$\rm 0.2\;\rm mol/L$$\rm 0.15\;\rm mol/L$$\rm 0.1\;\rm mol/L$,下列相关说法不正确的是$(\qquad)$

["

容器Ⅱ中的平均反应速率比容器Ⅲ快

","

容器Ⅰ和Ⅱ处于平衡状态,容器Ⅲ和Ⅳ尚未平衡

","

容器Ⅲ达到平衡时,以各物质分压表示的压强平衡常数${{K}_{\\text{p}}}=12\\text{ MPa}$

","

将容器Ⅳ压缩至$\\rm 1\\;\\rm L$,平衡后乙烷的转化率为$\\rm 50\\%$

"]
[["B"]]

$\rm A$.投入等物质的量的反应物,容器Ⅱ的体积比Ⅲ小,浓度大,反应速率快,$\rm A$正确;

$\rm B$$\rm 10\;\rm min$内消耗$\rm (\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6$的物质的量分别为$\rm 0.5\;\rm mol$$\rm 0.6\;\rm mol$$\rm 0.4\;\rm mol$$\rm 0.2\;\rm mol$,容器Ⅰ的体积最小,压强最大,但在$\rm 10\;\rm min$内消耗$\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6$的物质的量却不是最大,只有一种可能就是压强大导致平衡逆移,因此可以判断容器Ⅰ中$\rm 10\;\rm min$时必然处于平衡状态,此时可以计算出其平衡常数$K=\dfrac{0.5\times 0.5}{0.5}=0.5$,此时容器Ⅱ中,$Q=\dfrac{\dfrac{0.6}{2}\times \dfrac{0.6}{2}}{\dfrac{0.4}{2}}=0.45\lt K$,因此容器Ⅱ中尚未平衡,$\rm B$错误;

$\rm C$.恒温条件下,Ⅲ中达到平衡后和Ⅰ中压强平衡常数相同。由$\rm B$项可知,Ⅰ中达到平衡后,三种气体的物质的量均为$\rm 0.5\;\rm mol$,此时的压强$p=1.5\times 24\text{ MPa}=36\text{ MPa}$,各气体的分压均为$\rm 12\;MPa$,则分压平衡常数${{K}_{\text{p}}}=\dfrac{12\text{ MPa}\times 12\text{ MPa}}{12\text{ MPa}}=12\text{ MPa}$$\rm C$正确;

$\rm D$.将容器Ⅳ体积压缩至$\rm 1\;\rm L$,与容器Ⅰ中形成等效平衡,转化率为$\dfrac{0.5\;\rm \text{mol}}{1\;\rm \text{mol}}\times 100\%\rm =50\%$$\rm D$正确。

故选:$\rm B$

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