题目内容

【题目】CO2作为资源再利用是重要的研究课题,工业上用CO2产生燃料甲醇的化学方程式:CO2g+3H2g CH3OHg+H2Og)。回答下列问题:

1CO2制备甲醇过程涉及反应如下:

反应ⅠCO2g+3H2gCH3OHg+H2OgH1

反应ⅡCO2g+H2gCOg+H2OgH2

反应ⅢCOg+2H2g CH3OHgH3

已知反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ的化学平衡常数分别为K1K2K3,则K1_______(用K2K3表示)

2一定条件下,在3L恒容密闭容器中充入一定量的H2CO2,研究反应:CO2g+3H2gCH3OHg+H2OgH1,实验测得反应物在不同起始投入量下,反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线如下图所示。

H2CO2的起始的投入量以AB两种方式投入:

AnH2=3molnCO2=1.5mol

BnH2=3molnCO2=2mol

曲线Ⅱ代表______(填“A”“B”)投入方式反应的H1________0(填“﹥”

②在温度为500K的条件下,充入3molH21.5molCO2,该反应5min时达到平衡,此温度下的平衡常数为_______mol·L-1-2

500K时,若在此容器中开始充入0.3molH20.9molCO20.6molCH3OH0.6molH2O,则反应向______方向进行(正反应逆反应

【答案】 K2·K3 B 450 正反应

【解析】试题分析:本题考查化学平衡常数的计算和应用,化学平衡图像的分析

1根据化学平衡常数的定义,K1=[c(CH3OH)·c(H2O)]/[c(CO2)·c3(H2)]K2=[c(CO)·c(H2O)]/[c(CO2)·c(H2)]K3=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]K1=K2·K3

2BA对比,增大CO2物质的量,平衡向正反应方向移动,BH2的平衡转化率大于A中,BCO2的平衡转化率小于A中,相同温度下曲线IICO2的平衡转化率小于曲线I则曲线II代表B投入方式。由图像知升高温度CO2的平衡转化率减小,升高温度平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,ΔH10

由图像知,在温度为500K的条件下,充入3molH21.5molCO2,达到平衡时CO2的转化率为60%,用三段式

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og

c(起始)(mol/L0.5 1 0 0

c(转化)(mol/L0.50.6=0.3 0.9 0.3 0.3

c(平衡)(mol/L0.2 0.1 0.3 0.3

此温度下的平衡常数为[0.3mol/L0.3mol/L]/[0.2mol/L (0.1mol/L)3]=450mol·L-1-2

开始H2CO2CH3OHH2O的物质的量浓度依次为0.1mol/L0.3mol/L0.2mol/L0.2mol/L此时浓度商为[0.2mol/L0.2mol/L]/[0.3mol/L (0.1mol/L)3]=133.3mol·L-1-2450mol·L-1-2,则反应向正反应方向进行。

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