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

$T$温度下,在$\rm 1\;\rm L$刚性密闭容器中投入$\rm X$$\rm Y$$\rm 1\;\rm mol$,发生下列反应,部分物质的物质的量分数随时间的变化如图所示$\rm ($近似认为反应Ⅱ建立平衡后,反应Ⅱ始终处于平衡状态$\rm )$。下列说法错误的是$\rm (\qquad)$

["

速率常数$k_{1}\\lt k_{2}$

","

反应Ⅱ的平衡常数$K_\\rm {c}=\\dfrac{9}{7}$

","

体系达到平衡后,再加入$\\rm X$$\\rm Y$$\\rm 1\\;\\rm mol$$\\rm Z$的平衡产率增大

","

$T$温度下,使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂,$\\rm W$的物质的量分数新峰值点可能是$\\rm a$

"]
[["B"]]

$\rm A$.由图可知,反应起始阶段,相同时间时$\rm W$的物质的量分数大于$\rm Z$,说明反应Ⅰ的反应速率比反应Ⅱ慢,所以速率常数$k_{1}$小于$k_{2}$,故$\rm A$正确;

$\rm B$.近似认为反应Ⅱ建立平衡后,反应Ⅱ始终处于平衡状态,由图可知,$\rm W$物质的量分数最大时,反应Ⅱ达到平衡,之后反应Ⅱ始终处于平衡状态,时间为$ n\rm\;min$时时$\rm X$$\rm Z$的物质的量分数都为$\rm 30\%$,设$n\rm \;min$$\rm Z$$\rm W$的物质的量分别为$a\rm\ mol$$b\rm\ mol$,由题意可建立如下三段式:

$\rm \begin{matrix} {} & \text{X}\left( \text{g} \right)+ & \text{Y}\left( \text{g} \right) & \rightleftharpoons & \text{Z}\left( \text{g} \right) & {} \\起 \text{(mol)} & \text{1} & \text{1} & {} & \text{0} & {} \\ 变\text{(mol)} & \textit{a} & \textit{a} & {} & \textit{a} & {} \\ \textit{n}\;\rm min(mol) & 1-\textit{a} & 1-\textit{a} & {} & \textit{a} & {} \\ \end{matrix}$$\rm \begin{matrix} {} & \text{X}\left( \text{g} \right)+ & \text{Y}\left( \text{g} \right) & \rightleftharpoons & \text{W}\left( \text{g} \right) & {} \\ 起\text{(mol)} & \text{1} & \text{1} & {} & \text{0} & {} \\ 变\text{(mol)} & \textit{b} & \textit{b} & {} & \textit{b} & {} \\ \textit{n}\rm\;min(mol) & 1-\textit{a}-\textit{b} & 1-\textit{a}-\textit{b} & {} & \textit{b} & {} \\ \end{matrix}$,由$\rm X$$\rm Z$的物质的量分数可得:$\rm \dfrac{1-\textit{a}-\textit{b}}{2-\textit{a}-\textit{b}}\rm =0.3$$\rm \dfrac{\textit{a}}{2-\textit{a}-\textit{b}}\rm =0.3$,解联立方程可得$a=\dfrac{\text{3}}{\text{7}}$$ b=\dfrac{\text{1}}{\text{7}}$,则$\rm 1\;\rm L$刚性密闭容器中反应Ⅱ的平衡常数$K_\rm {c}=\dfrac{\dfrac{\text{1}}{\text{7}}}{(1-\dfrac{\text{3}}{\text{7}}-\dfrac{\text{1}}{\text{7}}\text{)}\times (1-\dfrac{\text{3}}{\text{7}}-\dfrac{\text{1}}{\text{7}}\text{)}}\rm =\dfrac{7}{9}$,故$\rm B$错误;

$\rm C$.反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积减小的反应,体系达到平衡后,再加入$\rm X$$\rm Y$$\rm 1\;\rm mol$相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,$\rm Z$的平衡产率增大,故$\rm C$正确;

$\rm D$$ T$温度下,使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂,反应Ⅱ的反应速率增大,相同时间内$\rm W$的物质的量增大,物质的量分数新峰值点可能是$\rm a$,故$\rm D$正确;

故选:$\rm B$

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