题目内容
【题目】化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)用生物质热解气(主要成分为CO、CH4、H2)将SO2在一定条件下还原为单质硫进行烟气脱硫。已知:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1
②CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2= + 172.5 kJ·mol-1
③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=- 296.0 kJ·mol-1
CO将SO2还原为单质硫的热化学方程式为________________________。
(2)CO可用于合成甲醇,一定温度下,向体积为2 L的密闭容器中加入CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),5分钟后达到平衡测得各组分物质的量如下:
物质 | CO | H2 | CH3OH |
物质的量(mol) | 1.8 | 2.0 | 1.2 |
①反应达到平衡时,CO的转化率为_______,5分钟内用H2表示的速率为________
②该反应的平衡常数K=__________。
③恒温恒容条件下,可以说明反应已达到平衡状态的是__________(填标号)。
A.v正(CO)=2v逆(H2) B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.CO、H2的浓度之比为1:2
E.单位时间内,每生成1mol H2消耗2mol CH3OH
④若将容器体积压缩到1L,则达到新平衡时c(H2)的取值范围是_____________。
⑤若保持容器体积不变,再充入0.6 mol CO 和0.4 mol CH3OH,此时v正 __________v逆(填“ >” < ”或“= ”)。
【答案】 2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H=-270 kJ·mol-1 40% 0.24mol/(L·min) 2/3或0.67 C 1mol·L- 1<c(H2)<2mol·L-1 =
【解析】(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1,②CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2= + 172.5 kJ·mol-1,③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=- 296.0 kJ·mol-1,由盖斯定律:①-②-③,2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H=-270 kJ·mol-1;
(2) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
c始 1.5 2.2
c变 0.6 1.2 0.6
c平 0.9 1.0 0.6
①反应达到平衡时,CO的转化率为0.6/1.5×100%=40%;5分钟内用H2表示的速率为1.2mol·L-1/5min=0.24mol/(L·min);②该反应的平衡常数K= =
=2/3或0.67。③恒温恒容条件下,可以说明反应已达到平衡状态的是A、v正(CO)=v逆(H2)/2时处于平衡状态,故A错误;B、反应前后都是气体质量和容器的体积始终不变,混合气体的密度不变,无法证明是否达到平衡,故B错误;C、混合气体的平均相对分子质量=质量/总物质的量,只要平衡一移动,混合气体的物质的量就改变,混合气体的平均相对分子质量不变,说明达到平衡,故C正确;D、CO、H2的浓度之比始终保持为1:2,不能说明达到平衡,故D错误;E、单位时间内,每生成1mol H2消耗2mol CH3OH,速率比不等于方程式的计量数比,故E错误;故选C。④若将容器体积压缩到1L,如若平衡不移动c(H2)的最大值为,则达到新平衡时c(H2)的取值范围是2mol·L-1,加压后平衡正向移动,氢气的浓度减小,小于2mol·L-1,但比1mol·L-1大,即1mol·L- 1<c(H2)<2mol·L-1;⑤若保持容器体积不变,再充入0.6 mol CO 和0.4 mol CH3OH,Qc=
= 2/3或0.67=K,平衡不移动v正 =v逆。
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