题目内容

【题目】甲醇是一种重要的有机原料,在催化剂的作用下,COH2反应可生成甲醇 (CH3OH) 和副产物CH4,反应如下

反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0kJ/mol

②CO(g)+3H2(g)CH4(g) + H2O(g) △H2

反应③ CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+ 4H2(g) △H3=+125.0 kJ/mol

反应④CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H4=-25.0 kJ /mol

K1K2K3K4分别表示反应的平衡常数。

回答下列问题

1反应的平衡常数的表达式为K2=______________K2K3K4的关系为K2=______________△H2=____________kJ/mol

21中能正确表示反应的平衡常数(lgK1) 随温度变化的曲线为______________填曲线字母,其判断理由为______________________________________________________________

3恒温恒容的条件下,下列情况能说明反应达到平衡状态的是__________________

A.2v (H2)=v(CH3OH) B.混合气体的密度不再改变

C.混合气体的平均摩尔质量不再改变 D.混合气体的压强不再改变

4为探究不同催化剂对COH2生成CH3OH的选择性效果,某实验室控制COH2的初始投料比为1∶3进行实验,得到如下数据

T/K

时间/min

催化剂种类

甲醇的含量(%)

450

10

CuO-ZnO

78

450

10

CuO-ZnO-ZrO2

88

450

10

ZnO-ZrO2

46

由表1可知,反应的最佳催化剂为______________2abcd四点是该温度下CO平衡转化率的是_________________________________

有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有_________________

A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2 B.适当降低反应温度

C.增大COH2的初始投料比 D.恒容下,再充入a molCO3a mol H2

5已知1000℃反应CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) K4=1.0该温度下,在某时刻体系中COH2OCO2H2的浓度分别为3molL-11molL-14molL-12molL-1,则此时上述反应的v(CO)_______v(CO) (填“>”、“<”或“=”达到平衡时c(CO)=___________ molL-1

【答案】 c(CH4)c(H2O)/[ c(CO)c3 (H2)] K4/K3 -150.0 A 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,lgK减小 CD CuO-ZnO-ZrO2 cd BD < 3.5

【解析】1)反应②的平衡常数的表达式为K2= c(CH4)c(H2O)/[ c(CO)c3 (H2)];反应②=反应④-反应③,所以K2= K4/K3H2=H4-H3=-25.0kJ/mol-+125.0kJ/mol= -150.0 kJ/mol

2)反应①正反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K减小,lgK减小,故能正确表示反应①的平衡常数(lgK1)随温度变化的曲线为A。答案为:A、该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,lgK减小。

3A、当v(H2)= 2v(CH3OH),可以说明反应已达平衡,A中速率的比值关系搞错,A不可以说明;B、恒温恒容下,混合气体的密度始终不改变,B不可以说明;C、混合气体的总质量不变,混合气体的物质的量随平衡的移动改变,故当混合气体的平均摩尔质量不再改变时,说明反应已达平衡,C可以说明;D、该反应是前后气体分子数发生改变的反应,当混合气体的压强不再改变时,说明反应已达平衡,D可以说明。故能说明反应①达到平衡状态的是CD

4①由表1可知,温度相同时相同时间内,催化剂为CuO-ZnO-ZrO2时,甲醇的含量最高,所以反应①最好的催化剂为CuO-ZnO-ZrO2;反应①为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小,图2ac段,K在增大,所以ac段表示的是反应还未达到平衡,cd段才是平衡状态,即ab点不是平衡点, cd两点是相应温度下CO平衡转化率的点。 ②要提高CO转化为CH3OH的平衡转化率,对A:催化剂不影响平衡的移动,A错误;对B:该反应正反应为放热反应,适当降低温度,平衡右移,可以加大CO的转化率,B正确;对C:增大COH2的初始投料比,CO的转化率降低,C错误;对D:恒容下,再充入amolCO3amolH2,先将这部分气体充入另一个容器,构成等效平衡,然后再压入原来容器,相当于增压,平衡右移,CO的转化率增大,D正确。故能提高CO转化率的是BD

5某时刻该反应的浓度商Qc= c(CO2)c(H2)/[ c(CO)c(H2O)]=4×2/3×1=8/3> K4=1.0,所以反应在逆向进行,v(CO)<v(CO);设平衡左移过程中再生成xmol /LCO,则达平衡时,COH2OCO2H2的浓度分别为(3+x)molL-1(1+x)molL-1(4-x)molL-1(2-x)molL-1达平衡时有(2-x)×(4-x)/ [(3+x)×(1+x)]=1,解得x=0.5,所以平衡时CO的浓度为c=(3+0.5)molL-1=3.5mol/L

练习册系列答案
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已知:CH2=CH2HOCH2CH2OH,回答下列问题:

(1)有机物B的分子式___________________________

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(3)写出C与新制的氢氧化铜反应的化学方程式___________________________

(4)E在一定条件下可以相互反应生成一种六元环有机物H,H的结构简式________.。

(5)写出生成G的化学方程式_____________________________________________

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1B的结构简式为B的分子式为C3H8O2

2高聚物F的结构简式为

3C的结构简式为C与新制CuOH2反应的化学方程式为+2CuOH2+NaOH+Cu2O↓+3H2O

4E的结构简式为2分子E通过酯化反应形成六元环有机物HH的结构简式为

5GE发生缩聚反应生成,生成G的化学方程式为n+n-1H2O

型】推断
束】
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实验步骤如下:①在100 mL圆底烧瓶中加入12.20 g苯甲酸、25mL乙醇(过量)、20mL环己烷,以及4mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按左上图所示装好仪器,控制温度在65~70℃加热回流2h。反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”(沸点62.6℃)蒸馏出来。再利用分水器不断分离除去反应生成的水,回流环己烷和乙醇。

②反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞。继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热。

③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性。

④用分液漏斗分出有机层,水层用25mL乙醚萃取分液,然后合并有机层。加入氯化钙,对粗产品进行蒸馏(装置如图所示)。低温蒸出乙醚后继续升温,接收210~213℃的馏分。

⑤检验合格,测得产品体积为12.86mL.

(1)步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是_________________

(2)步骤②中应控制馏分的温度在___________________

A.65~70℃ B.78~80℃ C.85~90℃ D.215~220℃

(3)步骤③中若Na2CO3加入不足,在步骤④蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是_____________

(4)步骤④中分液操作叙述正确的是__________

A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞。将分液漏斗倒转用力振摇

B.振摇几次后需打开分液漏斗下口的玻璃塞放气

C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层

D.分液操作时,分液漏斗中的下层液体由下口放出,然后再将上层液体由下口放出

蒸馏装置图中仪器A的名称是___________,在步骤④中加入氯化钙的作用是_________

(5)该实验产品的产率为____________

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