题目内容
【题目】CO是现代化工生产的基础原料,下列有关问题都和CO的使用有关。
(1) 工业上可利用CO生产乙醇:
2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) ΔH1
又已知:H2O(l)=== H2O(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3
工业上也可利用CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇:
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) ΔH
则:ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是:ΔH=___________________。
(2)一定条件下,H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应:
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有___ 。
A.2v(H2)= v(CO)
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率
C.容器内的压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应如下:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(图1)所示。
①合成甲醇的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,则在平衡状态B时容器的体积为_________L。
④(图2)中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图. 当其条件完全相同时,用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图.
⑤CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(图3)所示,实际生产时条件控制在250 ℃、 1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是__________________。
【答案】(1)△H1-3△H2-2△H3;(2)CE;
(3)①放热;②KA=KB>KC;③2;④;⑤在1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,同时生产成本增加,得不偿失。
【解析】
试题分析:(1)①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O,②H2O(l)=== H2O(g),③2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l),①-3×②-2×③,得出:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) ΔH=△H1-3△H2-2△H3;(2)A、用不同物质的反应速率表示达到平衡,要求反应反应方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,题目中没有指明反应的方向,不能表示达到平衡,故错误;B、根据选项A的分析,反应方向都是正反应方向,不能表示达到平衡,故错误;C、反应前后气体系数之和不相等,因此压强不变,说明反应达到平衡,故正确;D、根据密度的定义,组分都是气体,因此气体的质量不变,因为是恒容状态,因此体积不变,密度不变,不能说明反应达到平衡,故错误;E、根据M=m/n,气体质量不变,反应前后气体系数之和不变,n变化,因此当平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡,故正确;(3)①根据图1,随着温度的升高,CO的转化率降低,说明反应向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应方向是放热反应;②化学平衡常数只受温度的影响,温度不变,则化学平衡常数不变,因此KA=KB,此反应正反应方向是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,即KB>KC,因此有KA=KB>KC;
③CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)A点对应
起始: 10 20 0
变化:10×0.5 10×2×0.5 10×0.5
平衡: 5 10 5
此时体积为10L,平衡常数为1,B 点达到平衡,设达到平衡时容器的体积为VL,
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)A点对应
起始: 10 20 0
变化:10×0.8 10×2×0.8 10×0.8
平衡: 2 4 8
根据平衡常数的表达式,K=(8/V)/[2/V×(4/V)2],因为两者平衡常数相等,即K=1,解得V=2L;
④使用催化剂加快反应速率,对化学平衡无影响,因此图像是:
;
⑤根据图像3,在1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,同时生产成本增加,得不偿失。
【题目】关于物质分类正确的组合是
组合分类 | 碱 | 酸 | 盐 | 碱性氧化物 | 酸性氧化物 |
A | Na2CO3 | H2SO4 | NaOH | SO2 | CO2 |
B | NaOH | HCl | NaCl | Na2O | CO |
C | NaOH | CH3COOH | CaF2 | CO | SO2 |
D | KOH | HNO3 | CaCO3 | CaO | SO3 |