题目内容
【题目】煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
I.将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1
能使化学反应速率加快的措施有________(填序号)。
①增加C的物质的量 ②升高反应温度
③随时吸收CO、H2转化为CH3OH ④密闭定容容器中充入CO(g)
II.工业上用CO生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).
(1)图1是表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况.从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=________________________;
(2)图2表示该反应进行过程中能量的变化.曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化.写出该反应的热化学方程式___________;
(3)该反应平衡常数K为___________;
(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有__________;
a.升高温度 b.充入He气c.再充入2molH2 d.使用催化剂.
III. 下图是表示在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol的H2,在一定条件下发生如下反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,该反应的逆反应速率与时间的关系曲线:
①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而在t2、t8时都改变了条件,试判断t8时改变的条件可能是_______________。
②若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线______________。
【答案】 ②④ 0.075molL﹣1min﹣1 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=﹣91kJmol﹣1 12 c 使用了催化剂
【解析】I.①增加固体C的量,C的物质的量浓度不变,不影响反应速率,故错误;②升高反应温度,化学反应速率加快,故正确;③随时吸收CO,浓度减小,反应速率减慢,故错误;④密闭定容容器中充入CO(g),浓度变大,反应速率加快,故正确;故选②④;
II.(1)由图可知,CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,△t=10min,则v(CO)= =0.075mol/(Lmin),故答案为:0.075mol/(Lmin);
(2)反应物的总能量与活化能的差值为419kJ,生成物的总能量与活化能的差值为510kJ,则该反应为放热反应,放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ,热化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol,故答案为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol;
(3)H2平衡时的浓度=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L,再结合图像知,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
平衡时的浓度(mol/L)0.250.5 0.75
∴K==mol-2L-2=12mol-2L-2,故答案为:12;
(4)使增大,化学平衡应正向移动,但升高温度时化学平衡逆向移动,故a错误,恒容条件下充入He气化学平衡不移动,故b错误,使用催化剂化学平衡不移动,故d错误,在恒容条件下再充入2molH2,压强增大,化学平衡正向移动,符合题意,故c正确,故答案为:c;
III. ①t8时正逆反应速率都增大且相等,平衡不移动,应是加入催化剂,故答案为:使用了催化剂;
②若t4时降压,正逆反应速率都减小,并且平衡向逆反应进行,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,瞬间正反应速率增大,逆反应不变,则t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线为故答案为:。