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 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 1mol O2、2mol 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.α1+α3>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>2c3,A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/mol,a=n×kJ,b=(2-n) ×
kJ,则易得a+b=196.6,B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
<2
,C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=
,α1+α3=
>1,D项正确;
故选C。
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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是_______(填“CO2”或“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 H2、2mol 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。
①前10 min内的平均反应速率H2=_______ mol L-1 min-1。
②该温度下,该反应的化学平衡常数K =_______。
③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V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2 和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+或 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 占 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 的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]。
(4)25℃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为____________;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)。
【题目】在一定温度下,将气体X和气体Y 各0.16mol 充入 10L 恒容密闭容器中,恒容器闭容器中,发生反应X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如表,下列说法正确的是
t/min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n(Y)mol | 0.12 | 0.11. | 0.10 | 0.10 |
A.反应前 2min 的平均速率 v(Z)=2.0×10-3mol·L-1min-1
B.其他条件不变,向平衡体系中再充入0.16mol 气体 X,与原平衡相比,达到新平衡时,气体 Y 的转化率增大,X 的体积分数增大,Z 的体积分数减少
C.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前 v (逆)>v(正)
D.保持其他条件不变,起始时向溶液中充入0.32mol气体X 和0.32mol 气体 Y,到达平衡时,n(Z)<0.24mol