题目内容

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH=______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

T1T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L1,则CO的转化率为80%
(3)一定温度下,向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2 min内的平均反应速率v(CH3OH)=__________。该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=__________。相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则__________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数                 B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间               D.平衡时气体的密度
(1)ΔH1ΔH2ΔH3
(2)①> ②350 1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失 ③AD
(3)0.125 mol·L1·min1 4 D
(1)根据盖斯定律可得,ΔH=ΔH1ΔH2ΔH3。(2)①由图可知,T2T1,温度升高CO的转化率降低,说明正反应为放热反应,温度升高时K降低,所以K1K2。②曲线c的转化率最低,则其对应的温度最高,所以曲线c所表示的温度为350 ℃。1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失。③A项,由于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)为反应前后气体体积不相等的反应,所以当其达到平衡时,体系的压强才保持不变,对;B项,H2与CO均为反应物,在未达到平衡时H2的消耗速率也是CO的消耗速率的2倍,错;C项,使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间,但不能提高CH3OH的产率,错;D项,CO起始浓度为1 mol·L1,平衡后为0.2 mol·L1,则转化0.8 mol·L1,转化率为80%,对。(3)0~2 min内n(H2)的改变量为1.0 mol,浓度的变化量为0.5 mol·L1,则v(H2)=0.25 mol·L1·min1v(CH3OH)=0.125 mol·L1·min1;各物质的平衡浓度分别为c(H2)=0.5 mol·L1c(CO)=0.25 mol·L1c(CH3OH)=0.25 mol·L1,则反应CH3OH(g) ?CO(g)+2H2(g)的

而反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=1/K1=1/0.25=4。
练习册系列答案
相关题目
(16分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时,往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K=    (填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1   300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
T1
300
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
 
(3)氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水,科学家利用此原理,设计成“氨气-氧气”燃料电池,则通入氨气的电极是         (填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为                      
(4)用氨气氧化可以生产硝酸,但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                                       
(5)某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂,测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析,若不使用CO,温度超过775K,发现NO的转化率降低,其可能的原因为                                   ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在      左右。
研究SO2、CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义。
Ⅰ.利用钠碱循环法可脱除烟气中SO2,该法用Na2SO3溶液作为吸收剂,吸收过程pH随n(SO)?n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-)?n(HSO3-
91:9
1:1
9:91
pH
8.2
7.2
6.2
(1)由上表判断NaHSO3水溶液显   __性,原因是   __。
(2)当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是   __。
a.c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3-
b.c(Na)>c(HSO3-)>>c(SO32-)>c(H)=c(OH
c.c(Na)+c(H)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH
(3)若某溶液中含3 mol Na2SO3,逐滴滴入一定量稀HCl,恰好使溶液中Cl与HSO3-物质的量之比为2?1,则滴入盐酸中n(HCl)为   __mol。
Ⅱ.CO可用于合成甲醇,反应原理为
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(4)在容积为2 L的密闭容器中通入0.2 mol CO,0.4 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则该温度下的平衡常数为   __,再加入1.0 mol CO后,重新达到平衡,CO的转化率   __(填“填大”“不变”或“减小”);平衡体系中CH3OH的体积分数   __(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)已知CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g);
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。
有关键能数据如下:(单位:kJ/mol)
化学键
H—H
H—O
C—H
C—O
C=O
键能
435
463
413
356
745
 
写出甲醇气体完全燃烧生成气态水的热化学方程式:   __。

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网