题目内容
【题目】甲醇是一种很好的燃料,工业上在一定条件下可利用反应I和II来制备:
(1)已知在25°C、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为___
(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L密闭容器中,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(I)CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该反应的△H__0,△S__0(填“<”、“>”或“=”);
②已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为___,该反应的平衡常数为___(mol·L-1)2。
(3)在压强为0.1MPa条件下,amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0(Ⅱ)若容器的容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是___(填序号)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.恒容下充入He,使体系的总压强增大 D.再充入amolCO和3amolH2
【答案】CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJ·mol-1 > > 0.030molL-1min-1 2.25×10-2 BD
【解析】
(1)燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所释放出的热量,由1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,计算1mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量热量,进一步写出热化学方程式;
(2)①由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知反应为熵增加的反应,温度升高,CH4的转化率增大,平衡正向移动,正反应吸热;
②由图可知100℃时,CH4的转化率为0.5,根据三段法进行计算
(3)增加甲醇产率需要是平衡正移,根据平衡移动原理进行分析。
(1)燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所释放出的热量,由1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,1mol甲醇32g,放出的热量为725.76kJ,热化学方程式为CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJ·mol-1 ;
(2)①由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知反应为熵增加的反应,温度升高,CH4的转化率增大,平衡正向移动,正反应吸热,即△H>0,△S>0;
②由图可知100℃时,CH4的转化率为0.5,设CH4转化了x mol/L,则
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
始(mol/L) 0.1 0.2 0 0
转(mol/L) x x x 3x
平(mol/L) 0.1-x 0.2-x x 3x =0.5 x=0.05mol/L
v==
=0.03molL-1min-1
K==
=2.25×10-2
(3)增加甲醇产率需要是平衡正移,反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0,
A.升高温度,平衡向吸热的方向移动,即平衡逆向移动,A项错误;
B. 将CH3OH(g)从体系中分离出来,即减小生成物浓度,平衡正向移动,B项正确;
C. 恒容下充入He,使体系的总压强增大,但各物质的浓度不变,平衡不移动,C项错误;
D. 再充入amolCO和3amolH2,增大了反应物的浓度,平衡正向移动,D项正确;
答案选BD。
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