题目内容
【题目】甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116 kJ·mol-1
(1)已知: △H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式:________________
(2)在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。请回答:
①在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是________________
②利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数 K=_________。
(3)在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度 (molL-1)变化如下表所示:
0min | 5min | 10min | |
CO | 0.1 | 0.05 | |
H2 | 0.2 | 0.2 | |
CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是_________________________。
【答案】 CH3OH(g)+ 3/2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-651 kJ·mol-1 270℃ 4 增加了1molH2(或增大了H2的浓度也可)
【解析】(1)根据反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=116kJmol1,
②CO(g)+ O2(g)═CO2(g) △H2=283kJmol1,
③H2(g)+ O2(g)═H2O(g) △H3=242kJmol1,
根据盖斯定律:①②③×2得:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=651kJmol1,
故答案为:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=651kJmol1;
(2)①根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=116kJmol1,是放热反应,温度越高,转化率越低,所以曲线Z对应的温度是270℃;
故答案为:270℃;
②a点H2和CO的起始组成比1.5,CO转化率50%,体积为1L,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始(mol)1 1.5 0
变化(mol)0.5 1 0.5
平衡(mol)0.5 0.5 0.5
该反应的平衡常数K= ,
故答案为:4;
(3)根据表格分析可得:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
0min时(mol) 0.1 0.2 0
变化 (mol) 0.04 0.08 0.04
5min时(mol) 0.06 0.12 0.04
变化 (mol) 0.01 0.08 0.01
10min时(mol) 0.05 0.2 0.05
5min~10min这段时间内,CO减少了0.01mol,CH3OH增加了0.01mol,反应正向进行。按计量系数之比,H2这段时间内减少了0.02mol,而事实上10min末,H2增加了0.08mol,所以5min末改变的条件为:增加了1molH2。
故答案为:增加了1molH2或增大了H2的浓度。
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【题目】用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率.工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)在温度T0下的2L密闭容器中,加入0.30mol SiCl4 , 0.20mol N2.0.36mol H2进行上述反应,2min后达到平衡,测得固体的质量增加了2.80g
(1)SiCl4的平均反应速率为
(2)平衡后,若改变温度,混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应在任何温度下可自发进行
B.若混合气体的总质量不变,表明上述反应己达到平衡状态
C.其他条件不变,增大Si3N4的物质的量,平衡向左移动
D.按3:2:6的物质的量比增加反应物,SiCl4(g)的转化率降低
(3)下表为不同温度下该反应的平衡常数,其他条件相同时,在(填“T1”、“T2”、“T3”)温度下反应达到平衡所需时间最长:
温度T | T1 | T2 | T3 |
平衡常数K | 1.2 | 2.5 | 10 |
假设温度为T1时向该反应容器中同时加入.c(SiCl4)=0.3mol/L,c(H2)=0.3mol/L,c(N2)=x mol/L,c(HCl)=0.3mol/L和足量Si3N4 (s),若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小,x的取值范围为
(4)该反应的原子利用率为
(5)工业上制备SiCl4的反应过程如下:
①SiO2(s)+2C(s)═Si(s)+2CO(g),△H═akJ/mol
②Si(s)+2Cl2(g)═SiCl4(l),△H=bkJ/mol
③SiCl4(g)═SiCl4(l),△H═ckJ/mol
写出二氧化硅、焦炭与Cl 2在高温下反应生成气态SiCl4和一氧化碳的热化学方程式 .