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

Ⅰ. 在$2\;\text{L}$密闭容器内,$800\;\rm^\circ\;C$时反应$2\text{NO}\left( \text{g} \right)+{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons 2\text{N}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)$体系中,$n\left( \text{NO} \right)$随时间的变化如下表:

时间$/\text{s}$$\rm 0$$\rm 1$$\rm 2$$\rm 3$$\rm 5$$\rm 6$
$n\left( \text{NO} \right)/\text{mol}$$0.020$$0.010$$0.008$$0.007$$0.007$$0.007$

下图中表示$\text{N}{{\text{O}}_{2}}$的变化的曲线是                $\rm ($填字母$\rm )$

[["

$\\text{b}$

"]]

由表中数据可知从$\rm 3\;s$开始,$\rm NO$的物质的量为$\rm 0.007\;\rm mol$,不再变化,$\rm 3\;s$时反应达平衡,$\rm NO_{2}$是产物,随反应进行浓度增大。平衡时$\rm NO$浓度的变化量$\Delta c \rm(NO)=(0.02\;\rm mol-0.007\;\rm mol)/2\;\rm L=0.0065\;\rm mol/L$,所以图中表示$\rm NO_{2}$变化的曲线是$\rm b$

$\rm 800\;\rm ^\circ\rm C$,反应达到平衡时,$\text{NO}$的转化率是                

[["

$65\\%$

"]]

分析表中数据可知反应在$\rm 3\;s$达到平衡,此时$\rm NO$物质的量为$\rm 0.007\;\rm mol$$\rm NO$的平衡转化率为$\dfrac{\left( 0.020-0.007 \right)\;\text{mol}}{\text{0.02\;\rm mol}}\times 100\text{ }\!\!\%=65\%$

${{\text{O}}_{2}}$表示从$0\sim 2\;\text{s}$内该反应的平均速率$v=$                

[["

$0.0015\\;\\rm \\text{mol}/(\\text{L}\\cdot \\text{s})$

"]]

$\rm \text{0}\sim2\;s$$v\text{(NO)=}\dfrac{0.020-0.008}{\text{2}\times \text{2}}\;\text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}\cdot {{\text{s}}^{-1}}\text{=3}\text{.0}\times \text{1}{{\text{0}}^{-3}}\;\text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}\cdot {{\text{s}}^{-1}}$,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,用${{\text{O}}_{\text{2}}}$表示从$\rm \text{0}\sim 2\;s$内该反应的平均速率为$v\text{(}{{\text{O}}_{2}}\text{)=}\dfrac{1}{2}v\text{(NO)=1}\text{.5}\times \text{1}{{\text{0}}^{-3}}\;\text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}\cdot {{\text{s}}^{-1}}$

Ⅱ. 将一定量纯净的氨基甲酸铵$(\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{COONH}{{}_{4}})$置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:$\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{COON}{{\text{H}}_{4}}\left( \text{s} \right)\rightleftharpoons 2\text{N}{{\text{H}}_{3}}\left( \text{g} \right)+\text{C}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)$

能使该反应的速率增大的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

及时分离出$\\text{C}{{\\text{O}}_{2}}$气体

","

适当升高温度

","

加入少量$\\text{N}{{\\text{H}}_{2}}\\text{COONH}_4\\left( \\text{s} \\right)$

","

选择高效催化剂

"]
[["BD"]]

$\rm A$.及时分离出$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$气体,生成物浓度降低,速率降低,故$\rm A$不选;

$\rm B$.适当升高温度,能加快反应速率,故$\rm B$选;

$\rm C$.再加入少量$\text{N}{{\text{H}}_{2}}\text{COON}{\text{H}_{4}}\left( \text{s} \right)$ ,不影响反应速率,故$\rm C$不选;

$\rm D$.选择高效催化剂,大幅度加快反应速率,故$\rm D$选;

故选:$\rm BD$

下列不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是                $\rm ($填序号$\rm )$

${{v}_{正}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)=2{{v}_{逆}}\left( \text{C}{{\text{O}}_{2}} \right)$

②混合气体的密度保持不变

$\text{C}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)$的体积分数保持不变

④密闭容器中气体总压强保持不变

⑤气体的平均相对分子质量保持不变

[["

 ③⑤

"]]

${{v}_{正}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)\text{=2}{{v}_{逆}}\left( \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}} \right)$表示反应方向相反,且数值之比等于化学计量数之比,则此时反应达平衡状态,故可以作为平衡判断的标志;

②由$\text{N}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{COON}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{s} \right)\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,\text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right)+\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)$知,恒容密闭容器中气体密度不变,说明所有气体的质量不变,此时正逆反应速率相等,故可以作为平衡判断的标志;

③因为反应物是固体,容器中氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为$2:1$,密闭容器中二氧化碳的体积分数始终不变,故不可以作为平衡判断的标志;

④对于反应前后气体体积可变的反应,体系压强不变,则总物质的量不变,则说明反应达到平衡状态,故可以作为平衡判断的标志;

⑤因为反应物是固体,所以整个体系中平均相对分子质量是个定值,故不可以作为平衡判断的标志;

故选:③⑤

Ⅲ. 某甲醛气体探测仪利用燃料电池工作原理对甲醛含量进行检测,电池结构如图所示。

探测仪工作时,电子从                  (选填“$\text{a}$”或“$\text{b}$”)极流出,$\text{a}$电极的电极反应式为                                  。

[["

$\\rm b$${{\\text{O}}_{\\text{2}}}\\text{+4}{{\\text{H}}^{+}}\\text{+4}{{\\text{e}}^{-}}\\text{=2}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O}$

"]]

原电池中负极失去电子发生氧化反应,故电子由负极流出,经导线流向正极,故探测仪工作时,电子从$\rm b$极流出,$\rm a$电极为正极,发生还原反应,电极反应式为$\rm {{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+4}{{\text{H}}^{+}}\text{+4}{{\text{e}}^{-}}\text{=2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$

如果在外电路中有$1\;\rm \text{mol}$电子发生转移,则检测出标准状况下甲醛的体积为                   $\text{L}$

[["

$\\rm 5.6$

"]]

反应$\rm 1\;\rm mol\;\rm HCHO$失去$\rm 4\;\rm mol$电子,根据电子守恒可知,如果在外电路中有$\rm 1\;\rm mol$电子发生转移,则检测出标准状况下甲醛的体积为$\dfrac{\text{1\;\rm mol}}{\text{4}}\text{ }\!\!\times\!\!\text{ 22}\text{.4 L }\!\!\cdot\!\!\text{ mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}\rm =5.6\;\rm L$

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