题目内容
Ⅱ.合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);在一定温度下,向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2,达到平衡时CO的转化率为90%,此时容器的压强为开始时的
Ⅱ、根据CO的转化率求出参加反应的CO的物质的量,利用差量法算出平衡反应混合物的总的物质的量,压强之比等于物质的量之比;
各组成与原平衡相同说明为等效平衡,恒温恒容,前后气体体积变化,按化学计量数转化到左边,满足对于物质的物质的量相等即可.
计算出平衡时CH3OH(g)的物质的量,c大于此值平衡向逆反应进行.按化学计量数转化到左边,得到2.5mol CO时c的值最大.
故答案为:>;=;=
Ⅱ.开始反应混合气体的总的物质的量为2.5mol+7.5mol=10mol,
平衡时CO的转化率为90%,所以参加反应CO的物质的量为2.5mol×90%=2.25mol.
对于反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);物质的量减少△n
1mol 2mol
2.25mol 4.5mol
所以平衡后反应混合气体的总的物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol
压强之比等于物质的量之比,所以此时容器的压强为开始时的倍数为
5.5mol |
10mol |
各组成与原平衡相同说明为等效平衡,恒温恒容,前后气体体积变化,按化学计量数转化到左边,满足对于物质的物质的量相等即可.所以有
|
对于反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);
开始(mol):2.5 7.5 0
变化(mol):2.25 4.5 2.25
平衡(mol):0.25 3 2.25
平衡时CH3OH的物质的量为2.25mol,所以c>2,25mol平衡向逆反应进行.按化学计量数转化到左边,得到2.5mol CO时c的值最大.所以c最大为2.5mol.所以2.25<c<2.5.
故答案为:0.55;2a+2.5=b;2.25<c<2.5.
(15分)氨气是一种重要的化工原料,大量用于制造尿素、纯碱、铵态氮肥以及硝酸,在有机合成工业中制合成纤维、塑料、染料等。请回答下列问题:
(1)氨气是工业制备硝酸的重要原料,已知下列三个热化学方程式:
① N2 (g)+ 3H2 (g)2NH3 (g) △H1
② 4NH3(g) +5O2 (g)= 4NO(g) +6H2O(l) △H2
③ N2 (g)+ O2 (g)= 2NO (g) △H
能否应用△H1和△H2表示△H?
若能用△H1和△H2表示△H,则写出△H= ;若不能,说明理由:
。
(2)在相同的温度下,容积相等的两个恒容密闭容器(编号分别为a和b)中,一定量的氮气和氢气发生下列可逆反应:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol
实验测得反应起始时各物质的物质的量及平衡时放出的热量如下表:
容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 平衡时反应 | ||
N2 | H2 | NH3 | ||
a | 1 | 3 | 0 | 23.1 |
b | 2 | 6 | 0 | 未知(用E表示) |
①反应a和反应b的氢气转化率相同
②利用已知数据可以计算反应b的平衡常数
③利用已知数据可以计算反应b放出的能量E
④平衡时a、b两个反应的氨气体积分数为1:1
(3)温度为400℃、压强为30Mpa的情况下,密闭容器中发生氢气与氮气的合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0 。
氨气的物质的量[n(NH3)]和氢气的物质的量[n(H2)]随时间变化的关系如下图:
正反应速率最大的点是 (选填a、b、c、d中的一个或几个),氮气的物质的量[n(N2)]相等的两点是 (选填a、b、c、d中的两个);保持其他条件不变,将温度改为600℃,在上图中画出反应达到平衡的过程中氨气的变化曲线。
(4)工业合成氨用煤制备原料气氢气时,往往排放大量的二氧化碳。实际工业生成中可利用二氧化碳联合生产二甲醚(CH3OCH3),一定条件下,在容积固定的密闭设备中发生反应:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0
两个密闭恒容容器中在温度均为T且保持不变的情况下进行上述反应,一段时间后测得两个容器中有关数据及正逆反应速率关系如下表:
容器 | c(CO2) /mol·L-1 | c(H2) /mol·L-1 | c(CH3OCH3) /mol·L-1 | c(H2O) /mol·L-1 | v (正)和v (逆)比较 |
容器I | 1.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 1.0×10-4 | v (正)=v (逆) |
容器II | 2.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 2.0×10-4 | |
(15分)氨气是一种重要的化工原料,大量用于制造尿素、纯碱、铵态氮肥以及硝酸,在有机合成工业中制合成纤维、塑料、染料等。请回答下列问题:
(1)氨气是工业制备硝酸的重要原料,已知下列三个热化学方程式:
① N2 (g)+ 3H2 (g) 2NH3 (g) △H1
② 4NH3(g) +5O2 (g)= 4NO(g) +6H2O(l) △H2
③ N2 (g)+ O2 (g)= 2NO (g) △H
能否应用△H1和△H2表示△H?
若能用△H1和△H2表示△H,则写出△H= ;若不能,说明理由:
。
(2)在相同的温度下,容积相等的两个恒容密闭容器(编号分别为a和b)中,一定量的氮气和氢气发生下列可逆反应:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol
实验测得反应起始时各物质的物质的量及平衡时放出的热量如下表:
容器编号 |
起始时各物质物质的量/mol |
平衡时反应 |
||
N2 |
H2 |
NH3 |
||
a |
1 |
3 |
0 |
23.1 |
b |
2 |
6 |
0 |
未知(用E表示) |
下列说法正确的是 (填序号)
① 反应a和反应b的氢气转化率相同
②利用已知数据可以计算反应b的平衡常数
③利用已知数据可以计算反应b放出的能量E
④平衡时a、b两个反应的氨气体积分数为1:1
(3)温度为400℃、压强为30Mpa的情况下,密闭容器中发生氢气与氮气的合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0 。
氨气的物质的量[n(NH3)]和氢气的物质的量[n(H2)]随时间变化的关系如下图:
正反应速率最大的点是 (选填a、b、c、d中的一个或几个),氮气的物质的量[n(N2)]相等的两点是 (选填a、b、c、d中的两个);保持其他条件不变,将温度改为600℃,在上图中画出反应达到平衡的过程中氨气的变化曲线。
(4)工业合成氨用煤制备原料气氢气时,往往排放大量的二氧化碳。实际工业生成中可利用二氧化碳联合生产二甲醚(CH3OCH3),一定条件下,在容积固定的密闭设备中发生反应:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0
两个密闭恒容容器中在温度均为T且保持不变的情况下进行上述反应,一段时间后测得两个容器中有关数据及正逆反应速率关系如下表:
容器 |
c(CO2) /mol·L-1 |
c(H2) /mol·L-1 |
c(CH3OCH3) /mol·L-1 |
c(H2O) /mol·L-1 |
v (正)和v (逆)比较 |
容器I |
1.0×10-2 |
1.0×10-2 |
1.0×10-4 |
1.0×10-4 |
v (正)=v (逆) |
容器II |
2.0×10-2 |
1.0×10-2 |
1.0×10-4 |
2.0×10-4 |
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容器I中的反应 (选填“是”或“否”)达到平衡状态,该反应在温度为T时的平衡常数K= 。表格内的空格处v(正)与v(逆)的大小关系是 。