题目内容
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:
②△H2=
③在相同条件下,充入1molSO3和0.5mol的O2则达到平衡时SO3的转化率为
(2)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%.
①有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是
A.电解水制氢:2H2O
| ||
B.高温使水分解制氢:2H2O
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C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
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太阳光 |
D.天然气制氢:CH4+H2O
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②CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如上图2所示.从3min到9min,v(H2)=
③能说明上述反应达到平衡状态的是
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成.参考合成反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数:下列说法正确的是
温度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应△S<0
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5Mpa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高.
②根据热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6KJ?mol-1计算;
③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2,与原来的初始量相同,所以两次平衡是等效平衡,即平衡时SO2为0.2mol,SO3为0.8mol;当反应逆向进行时反应热大小不变,符号相反,根据物质的量之比等于热量比求算;
(2)①利用太阳光催化分解水制氢是最节能的,能减少电能、天然气及热能的利用;
②根据v=
△C |
△t |
③在一定条件下,当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理性也不变;
(4)A、由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,可逆反应向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动;
B、根据△G=△H-T△S判断,△G>0,反应不能自发进行;△G<0,反应自发进行;
C、利用三段式计算出平衡时平衡混合物各组分的浓度,代入平衡常数的表达式计算;
D、由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,可逆反应向逆反应移动,不利用原料气转化.
故答案为:S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-297 KJ?mol-1;
②由图1可知,参加反应的n(SO2)=1mol-0.2mol=0.8mol,根据热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6KJ?mol-1;可知,△H2=0.4△H=
0.4×(-196.6KJ?mol-1)=-78.64KJ?mol-1;
故答案为:-78.64;
③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2,则与原来的初始量相同,所以两次平衡是等效平衡,即平衡时SO2为0.2mol,SO3为0.8mol,所以SO3转化了0.2mol,则达到平衡时SO3的转化率为
0.2mol |
1mol |
所以SO3转化SO2时反应吸热,热量为196.6KJ×
0.2mol |
2mol |
故答案为:20%;吸收; 19.66;
(2)①A、消耗电能,不是最节能的方法,故A错误;
B、消耗热能,不是减碳的手段,故B错误;
C、利用太阳光催化分解水制氢是最节能的,故C正确;
D、天然气是非再生能源,且不是最节能的方法,故D错误;
故答案为:C;
②由图象可知:v(CH3OH)=
0.75mol/L-0.50mol/L |
6min |
0.25 |
6 |
③A.由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时,并未达到平衡状态,故A错误;
B.因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化,不能判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内每消耗3molH2,同时生成1molH2O,故C错误;
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明达到平衡状态,故D正确;
故选:D;
(3)A、由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,可逆反应向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为放热反应,故A正确;
B、反应为放热反应△H<0,△G=△H-T△S<0,反应自发进行,△S<0,低温下,反应也可以自发进行,故B错误;
C、对于可逆反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
开始(mol/L):0.1 0.2 0
变化(mol/L):0.05 0.1 0.05
平衡(mol/L):0.05 0.1 0.05
所以平衡常数k=
0.05 |
0.05×0.12 |
D、增大压强,平衡向正反应移动,有利于原料气转化.由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,可逆反应向逆反应移动,故升高不利用原料气转化,采取250℃温度,考虑反应速率与催化剂的活性,故D错误;
故选:AC.
(21分)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)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°C |
300°C |
350°C |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
①由表中数据判断△H 0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
(2)在100℃ 压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡_____(向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 。(减小、增大、不变)
(3)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.恒容充入H2 E.恒压充入惰性气体 F.分离出甲醇
(4)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.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
|
反应物投入量 |
1molCO、2moL H2 |
1molCH3OH |
2molCH3OH |
|
平 衡 时 的 数 据 |
CH3OH浓度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反应的能量变化 |
akJ |
bkJ |
ckJ |
|
体系压强(Pa) |
p1 |
p2 |
p3 |
|
反应物转化率 |
α1 |
α2 |
α3 |
请选择正确的序号填空(不定项选择)
(1)c1、c2、c3的关系表达正确的为______
A c3>2c1 B c1<c3<2c1 C c1=c2
(2)a、b、c的关系表达正确的为________
A c<2|△H| B a+b=|△H| C c=2b
(3)p1、p2、p3的关系不正确的为________
A p1=p2 B p2<p3<2p2 C p3>2p2
(4)a1、a2、a3的关系表达不正确的为________
A a1=a2 B a3< a2 C a1+a2=1