题目内容

【题目】已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)H=-196.6kJ/mol,在温度、容积均相同的 3 个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下表所示:

容器

反应物投入量

1mol O22mol SO2

2mol SO3

1mol SO3

SO3的浓度(mol/L)

c1

c2

c3

反应的能量变化

放出a kJ

吸收b kJ

吸收c kJ

体系压强(Pa)

反应物转化率

α1

α2

α3

下列说法不正确的是

A.c1>2c3B.a+b=196.6

C.p2>2p3D.α13>1

【答案】C

【解析】

A.易知甲容器内的平衡与乙容器内平衡是等效平衡,所以平衡时SO3的浓度相等,即c1= c2,丙容器反应物投入量1mol SO3是乙的一半,若丙缩小一半的体积,此时SO3的浓度设为c4,且此时丙与乙的平衡是等效的,即c2= c4,若将丙恢复至原来状态,需增加一倍的体积,此时浓度为,同时这个过程相当于减小压强,根据2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)中的化学计量数知,平衡逆向移动,因而c3<,即c1>2c3A项正确;

B.易知甲容器内的平衡与乙容器内平衡是全等等效平衡,所以平衡时SO3的物质的量相等,即n1= n2=n,结合2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) H=-196.6kJ/mola=n×kJb=(2-n) ×kJ,则易得a+b=196.6B项正确;

C.丙容器反应物投入量1mol SO3是乙的一半,若丙缩小一半的体积,此时体系压强设为,且此时丙与乙的平衡是等效的,且=,若将丙恢复至原来状态,需增加一倍的体积,此时压强为,同时这个过程相当于减小压强,根据2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)中的化学计量数知,平衡逆向移动,分子数目变多,因而>,即<2C项错误;

D.3个密闭容器的容积均相同,由c1>2c3知甲和丙容器内平衡时SO3的物质的量的关系是n1>2n3,结合2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)α1=α3=α13= >1D项正确;

故选C。

练习册系列答案
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【题目】2018年,美国退出了《巴黎协定》实行再工业化战略,而中国却加大了环保力度,生动诠释了我国负责任的大国形象。近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。

(1)已知:I.CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H1=+41.1kJ/mol

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=90.0kJ/mol

写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:________

(2)为提高CH3OH的产率,理论上应采用的条件是________(填选项字母)。

a.高温高压 b.低温低压 c.高温低压 d.低温高压

(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成 CH3OH(g),不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X的平衡转化率变化曲线如图所示。反应物X_______(“CO2“H2),判断依据是_______

(4)250℃时,在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6mol H22mol CO2和催化剂发生 CO2催化氢化合成甲醇的反应,10 min时反应达到平衡,测得c(CH3OH) = 0.75 mol L-1

10 min内的平均反应速率H2=_______ mol L-1 min-1

该温度下,该反应的化学平衡常数K =_______

催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下表所示:

实验编号

温度(K)

催化剂

CO2转化率(%)

甲醇选择性(%)

A

543

Cu/ZnO纳米棒

12.3

42.3

B

543

Cu/ZnO纳米片

11.9

72.7

C

553

Cu/ZnO纳米棒

15.3

39.1

D

553

Cu/ZnO纳米片

12.0

70.6

根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为________(填字母)。

【题目】五氧化二钒用作冶金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的 80%以上,其次是用作有机化工的催化剂。为了增加V2O5 的利用率,我们从废钒催化剂(主要成分V2O5VOSO4K2SO4SiO2 Fe2O3 等) 中回收 V2O5 的一种生产工艺流程示意图:

部分含钒物质在水中的溶解性如表所示,回答下列问题:

物质

VOSO4

V2O5

NH4VO3

(VO2)2SO4

溶解性

可溶

难溶

难溶

易溶

1)①中废渣的主要成分是 __________________________;①中V2O5 发生反应的离子方程式为 ___________________________

2)②、③中的变化过程可简化为(下式中的R 表示 VO2+ Fe3+HA 表示有机萃取剂的主要成分)R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层) 2RA(有机层)+ nH2SO4(水层)。②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 ______________________;实验室进行萃取操作使用的玻璃仪器为 ______________________

3)实验室用的原料中V2O5 6%(原料中的所有钒已换算成 V2O5)。取 100 g 该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验,当加入 100 mL 0.1 molL -1 KClO3 溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该实验中钒的回收率是 __________________[M(V2O5)182 gmol -1]

425℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液 pH 之间的关系如表所示:

pH

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

钒沉淀率/%

88.1

94.8

96.5

98.0

98.8

98.6

96.4

93.1

试判断在实际生产时,⑤中加入 NH4Cl 调节溶液的最佳 pH____________;若钒沉淀率为 93.1%时不产生 Fe(OH)3 沉淀,则此时溶液中 c(Fe3+)____________ (已知:25℃时Ksp[Fe(OH)3]2.6×10 -39)。

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