题目内容

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:
⑴已知某反应的平衡表达式为:
它所对应的化学反应方程式为:
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ·mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3kJ·mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=__________
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
该反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。
对反应:N2O4(g)2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是。

A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A>C
(5)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。现在温度、容积相同的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。下列说法正确的是

⑴C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(2分)
⑵-246.4kJ/mol(2分)⑶放热(1分),75%(2分)⑷D(2分)(5)BDE(2分)

解析

练习册系列答案
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Ⅰ.恒温,容积为1  L恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)    ΔH=-196.6  kJ·mol-1),请回答下列问题:

(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:______________________。
(2)ΔH2=__________kJ·mol-1
Ⅱ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:
CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l)    ΔH=-8.62  kJ·mol-1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118 ℃、78 ℃和77 ℃。在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示。

(1)该研究小组的实验目的是___________________________________。
(2)60 ℃下反应40  min与70 ℃下反应20  min相比,前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
(3)如图所示,反应时间为40  min、温度超过80 ℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是_________________________________(写出两条)。
Ⅲ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
试回答下列问题:
(1)在800 ℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。
 
n(CO)
n(H2O)
n(H2)
n(CO2)
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
3
3
0
0
D
0.5
2
1
1
E
3
1
2
1
(2)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g) 2CO(g)平衡常数为K;
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)       平衡常数为K1
②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常数为K2
则K、K1、K2之间的关系是______________________________________。

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下   与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知:H2(g)、CO(g)和CH3OH(1)的燃烧热△H分别为-285.8 kJ、一283.0 kJ和一726.5.kJ 。请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol H2O(1)消耗的能量是________kJ.
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为:
__________________________________________________________________________.
(3)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,
考查温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:均大于300℃):

下列说法正确的是_______________(填序号)
①温度为时,从反应开始到反应达到平衡,生成甲醇的平均速率为:

②该反应在时的平衡常数比时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系的温度从变到,达到平衡时增大
(4)在温度时,将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则此时容器内的压强与起始压强之比为___________。
(5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为___________________;正极的反应式为_____________________________________.理想状态下,该燃料电池消耗lmol甲醇所能产生的最大电能为701.8kJ,则该燃料电池的理论效率为_______________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

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