题目内容
【题目】工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。
(1)能判断反应达到平衡状态的依据是__________(填字母序号)。
A.2 ν逆(H2) = ν 正(CO)
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.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
E.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1
F、CO、H2、CH3OH的速率之比为1:2:1
(2)CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1,该反应△H_______0(填“>”或“<”)。
(3)一定温度下,将4a mol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中,充分反应后测得CO的转化率为50%,则:
①该反应的平衡常数为_______________。
②若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH,判断平衡移动的方向是_______________(“正向移动”“逆向移动”或“不移动”);
③在其他条件不变的情况下,将容器体积压缩到原来的,与原平衡相比,下列有关说法正确的是_____________(填字母)。
A.H2的浓度减小; B.正反应速率加快,逆反应速率也加快;
C.甲醇的物质的量增加; D.重新平衡时, 增大;
(4)上图2表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A_________ C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A_________ C,由状态B到状态A,可采用_____________的方法(填“升温”或“降温”)。
(5)如图是一定的温度和压强下和
反应生成1 mol
过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式__________________
H的数值用含字母
、Q
的代数式表示)。
【答案】 CD < 正向移动 BC < = 升温 N2(g) +3H2(g)
2NH3(g)
H=-2(Q2-Q1)kJ/mol
【解析】(1)、 A. v逆(H2)=2v正(CO)=v正(H2)时该反应达到平衡状态,所以当2v逆(H2)=v正(CO)
时该反应没有达到平衡状态,故A错误;
B. 反应前后气体总质量不变、容器体积不变,所以混合气体的密度始终不变,不能据此判断平衡状态,故B错误;
C. 反应前后气体的总质量不变但气体的总物质的量减小,其平均相对分子质量增大,当混合气体的平均相对分子质量不变时各物质的物质的量不变,反应达到平衡状态,故C正确;
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确;
E. 容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1时,该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态,与反应初始浓度及转化率有关,故E错误;
F.CO、H2、CH3OH的速率之比为1:2:1时该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态,因为没有明确反应方向,所以不能判断平衡状态,故F错误;
故答案选CD;
(2)、相同压强下,升高温度平衡向吸热方向移动,根据图知相同压强下升高温度CO转化率降低,说明平衡逆向移动,则正反应是放热反应,△H<0,故答案为:<;
(3)、①.在一定温度下,若将4amolH2和2amolCO放入2L的密闭容器中,充分反应后测得CO的转化率为50%,依据平衡三段式列式计算;
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始量(mol/L) a 2a 0
变化量(mol/L) 50%×a a 0.5a
平衡量(mol/L) 0.5a a 0.5a
则该反应的平衡常数K= =
,故答案为:
;
②.若此时再向该容器中投入amolCO、2amolH2和amolCH3OH,则各物质的浓度为:c(CO) = 0.5amol/L+0.5amol/L = amol/L,c(H2) = mol/L+amol/L=2amol/L,c(CH3OH)=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L,Q=
=
<K,平衡正向移动,故答案为:正向移动;
③. 缩小体积压强增大,平衡正向移动,
A. 容器体积降为原来的一半,平衡正向移动,氢气的物质的量减少导致氢气浓度减小,但大于未减小容器体积时浓度,故A错误;
B. 压强增大,反应物、生成物浓度都增大,所以正逆反应速率都增大,故B正确;
C. 平衡正向移动,则甲醇的物质的量增加,故C正确;
D. 平衡正向移动,氢气的物质的量减少,甲醇的物质的量增大,所以重新平衡时减小,故D错误;故答案选C;
(4)、压强越大化学反应速率越大,压强A<C,所以反应速率A<C;化学平衡常数只与温度有关,A、C点温度相同,所以化学平衡常数相等;相同压强下,温度从T1到T2,氢气体积分数增大,平衡逆向移动,正反应是放热反应,升温平衡向吸热方向移动,说明T1<T2,则由B到A采用升温的方法,故答案为:<;=;升温;
(5)、由图可知,N2和H2反应生成1molNH3放出的热量为(Q2Q1)kJ,则该反应的热化学反应方程式为:N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=-2(Q2-Q1)kJ/mol,
故答案为:N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=-2(Q2-Q1)kJ/mol。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】压强对合成氨反应具有重要的影响。下表是反应达到平衡时压强与NH3含量的一些实验数据:
压强/MPa | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
NH3含量(体积分数)/% | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
从表中数据可以推断:随着压强增大,平衡时NH3含量
A. 增加 B. 减少 C. 先增加,后减少 D. 先减少,后增加