题目内容

【题目】甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-58 kJ/mol

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41 kJ/mol

回答下列问题:

(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:

化学键

H-H

C-O

C O

H-O

C-H

E/(kJ.mol-1

436

343

1076

465

x

x=_________

(2)T℃时将6molCO28molH2充入2L密闭容器中发生反应②,测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅰ(图中实线)所示。图中数据A(1,6)代表在1minH2的物质的量是6mol。

T℃时状态条件下,0~3minCH3OH的平均反应速率v=_____________mol/(L·min),平衡常数K=____

②其他条件不变时,仅改变某一条件后测得H2的物质的量随时间变化如图中状态所示,则改变的条件可能是_______

③其他条件不变,仅改变温度时,测得H2的物质的量随时间变化如图中状态所示,则状态对应的温度________(“>”“<”“=”)T℃;

④若状态的平衡常数为K2,状态的平衡常数为K3,则K2____(“>”“<”“=”)K3

⑤一定温度下,此反应在恒容容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是_____

a.容器中压强不变 b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变

c.v正(H2)=3v逆(CH3OH) d.2C=O断裂的同时有6H—H断裂

【答案】 413 0.28 0.5 增大压强 a c

【解析】试题分析:(1)根据盖斯定律:反应③+反应①=反应,故△H=△H2-△H3=-58kJmol-1-(+41kJmol-1)=-99kJmol-1,反应热=反应物总键能-生成物总键能,故

△H1=1076kJmol-1+2×436kJmol-1-(3×x+343+465)kJmol-1=-99kJmol-1,解得:x=413

2有图表可知,3minH2的物质的量为3mol,则H2变化物质的量为5molCH3OH的变化物质的量为0~3minCH3OH的平均反应速率v==0.28mol/(L·min)8min后反应达到平衡状态,此时H2的物质的量为2mol,变化物质的量为6mol,此时平衡状态中CO2的物质的量为4molCH3OH的物质的量为2molH2O(g)的物质的量为2mol,此时平衡常数K==0.5

状态反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,因增大压强平衡正向移动,故应是增大压强;

状态反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,不利于氢气的转化,故状态对应的温度>T℃

状态与状态I相同温度下发生的反应;状态是升高温度,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,则K2K3

5a.因气态反应物与气态生成物的系数和不等,则容器中压强不变时,是平衡状态,故a正确;b.随着反应的进行,甲醇和水蒸汽的体积比可能始终保持不变,则不一定是平衡状态,故b错误;c.当v(H2)=3vCH3OH) 时,反应达到平衡状态,故b正确;dC=O断裂和H—H断裂都说明反应正向进行,不能说明是平衡状态,故d错误;答案为ac

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