题目内容
【题目】在恒容密闭容器中加入浓度均为0.2 mol·L1的CO和H2O, T℃发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A.单位时间内消耗1 mol CO同时生成1 mol CO2
B.混合气体的密度不再变化
C.CO、H2O、CO2和H2 的浓度不再变化
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
【答案】C
【解析】
根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态。
A.单位时间内消耗1molCO同时生成1molCO2均表示正反应的速率,故A错误;
B.密闭容器中气体体积不变,根据质量守恒可知质量也不会反生改变,则混合气体的密度始终不变,故B错误;
C.当CO、H2O、CO2和H2的浓度不再变化,说明正、逆反应的速率相等,故C正确;
D.密闭容器的总质量不发生改变,反应为等体积反应,总物质的量不发生改变,则混合气体的平均摩尔质量为定值,故D错误;
故答案选:C。
【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)。