题目内容

(1)恒温,容积为1L恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示.(已知:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6KJ?mol- 1),请回答下列问题:精英家教网
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:
 

②△H2=
 
KJ?mol-1
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
 
;此时该反应
 
(填“放出”或“吸收”)
 
kJ的能量.
(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
 
(填序号)
A.电解水制氢:2H2
 电解 
.
 
2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2
   TiO2   
.
太阳光
2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2
 高温 
.
 
CO+3H2
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)=
 
mol?L-1?min-1
③能说明上述反应达到平衡状态的是
 
(填编号).
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
A.该反应正反应是放热反应
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.
分析:(1)①1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热,据此结合图象分析;
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
计算出v(CH3OH),然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v(H2);
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.
解答:解:(1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,所以,硫的物质的量为1mol.由图1可知1molS(s)完全燃烧生成SO2放出的热量为297KJ,所以,硫的燃烧热的热化学方程式为:S(s)+O2(g)?SO2(g)△H=-297 KJ?mol-1
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
×100%=20%;已知2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6KJ?mol-1,当反应逆向进行时反应热大小不变,符号相反,
所以SO3转化SO2时反应吸热,热量为196.6KJ×
0.2mol
2mol
=19.66KJ;
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
mol/(L?min),v(H2)=3v(CH3OH)=0.125mol/(L?min),故答案为:0.125mol/(L?min);
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
=100,故C正确;
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.
点评:本题主要考查了热化学方程式的书写,反应能量的计算、化学反应速率以及平衡状态的判断,化学平衡的有关计算等,题目综合性较强,难度较大,注意知识的积累.
练习册系列答案
相关题目

(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

反应物投入量

1molCO、2moL H2

1molCH3OH

2molCH3OH

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

 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网