题目内容

【题目】工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:

CO(g)2H2(g)CH3OH(g)+Q

32、能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)________

A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

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

DCH3OHCOH2的浓度都不再发生变化

33、下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

由表中数据判断该反应Q________(“>”“<”)0

某温度下,将2 mol CO6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)0.2 mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________

34、要提高CO的转化率,可以采取的措施是________

a.升温  b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2加压

e.加入惰性气体加压 f.分离出甲醇

35.寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对XYZ三种催化剂进行如下实验(其他条件均相同):

① XT1时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;

② YT2时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;

③ ZT3时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;

已知:T1T2T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由:___________________________________________________

【答案】CD > 80% 250℃ df Z,温度要求低,反应速率快

【解析】

32.可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;

33.①升高温度,平衡向吸热方向移动,据此分析该反应△H

②根据平衡时一氧化碳的物质的量,可以计算出其变化量,进而计算出一氧化碳的转化率;根据三段式计算出该反应的平衡常数,找出对应温度;

34.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H<0,要提高CO的转化率,则使平衡向正反应方向移动,且不能是增大CO的浓度来改变平衡;

35.因为T1T2T3,所以温度越低平衡常数越大,反应物转化率越大,又催化剂同等程度加快反应速率,因此据此可以选出既能在低温下作用又能加快反应速率的催化剂。

32.A.无论反应是否达到平衡状态,生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等,所以不能作为判断平衡状态的依据,错误;

B.混合物的质量始终不变,容器的体积不变,所以混合气体的密度始终不变,所以不能作为判断平衡状态的依据,错误;

C.反应前后,混合气体的物质的量改变,气体的质量不变,反应达到平衡状态时,混合气体的相对平均分子质量不变,所以能作为判断平衡状态的依据,正确;

D.反应达到平衡状态时,CH3OHCOH2的浓度都不再发生变化,所以能作为判断平衡状态的依据,正确;故选CD

33.①升高温度,平衡向吸热方向移动,根据表格知,温度越高,化学平衡常数越小,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H0,而放出的热量Q>0

②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol,转化率=×100%=×100%=80%

COg+2H2g≒CH3OHg)单位为mol/L

反应开始(mol/L) 1 3 0

反应(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平衡(mol/L) 0.2 1.4 0.8

平衡常数K==2.04,所以温度是250℃

34.a.该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,故错误;

b.催化剂对平衡移动无影响,故错误;

c.增加CO的浓度,平衡向正反应方向移动,但CO的转化率降低,故错误;

d.加入H2加压,平衡向正反应方向移动,一氧化碳的转化率增大,故正确;

e.加入惰性气体加压,参加反应的气体压强不变,平衡不移动,故错误;

f.分离出甲醇,平衡向正反应方向移动,一氧化碳的转化率增大,故正确;

故选df

35.因为T1T2T3,所以温度越低平衡常数越大,反应物转化率越大,又催化剂同等程度加快反应速率,所以既能在低温下作用又能加快反应速率的催化剂最好选用Z

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