题目内容

【题目】煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH

1)已知:CO2g+3H2g=CH3OHg+H2Og)△H1

2COg+O2g=2CO2g)△H2

2H2g+O2g=2H2Og)△H3

则反应COg+2H2g=CH3OHg)的△H=_____

2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

T1T2温度下的平衡常数大小关系K1_____K2是不后填“>”“<”“=”)。

②由CO合成甲醇时,CO250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为_____℃。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是_____

③以下有关该反应的说法正确的是_____(填序号)

A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不再发生变化,则可逆反应达到平衡

B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡。

C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率。

D.某温度下,将2mo1CO6molH2充入2L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得cCO=0.2mol·L-1,则CO的转化率为80%

3)一定温度下,向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH3OHg),发生反应:CH3OHgCOg+2H2g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2min内的平均反应速率vCH3OH=_____。该温度下,反应COg+2H2gCH3OHg)的平衡常数K=_____。相同温度下,在一个恒容容器中加入一定量的CO和H2,发生反应2H2(g)+COg=CH3OHg)的平衡常数K=_____.相同温度下,若开始时加入CH3OHg)的物质的量是原来的2倍,则____是原来的2倍。

A.平衡常数 B. CH3OH的平衡浓度 C.达到平衡的时间 D.平衡时气体的密度

【答案】 > 350 1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失 AD 0.125molL-1min-1 0.25 4 D

【解析】

1)已知:①CO2g+3H2g═CH3OHg+H2Og△H1

2COg+O2g═2CO2g△H2

2H2g+O2g═2H2Og△H3

可利用盖斯定律将①+×- -×③计算COg+2H2g═CH3OHg△H=

2)①由图象可知升高温度CO的转化率降低,说明平衡逆向移动;

②升高温度CO的转化率降低,曲线c转化来看最低,温度应最高,即为350℃,根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2,可以知道在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失;

A.反应前后气体的物质的量不等,恒温、恒容条件下同,若容器内的压强不发生变化,可说明可逆反应达到平衡;

B.无论是否达到平衡状态,都存在H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍;

C.催化剂不能使平衡发生移动;

D.计算cCO)以及剩余CO的物质的量,可计算转化率.

3)平衡时氢气的浓度为0.5mol/LvH2==0.25molL-1min-1,则vCH3OH=0.125molL-1min-1,计算平衡浓度,可计算平衡常数,COg+2H2gCH3OHg)的平衡常数是该反应的逆反应,体积不变的容器中,反应物与生成物全是气体,质量加倍,密度加倍。

(1)已知:①CO2g+3H2g═CH3OHg+H2Og△H1

2COg+O2g═2CO2g△H2

2H2g+O2g═2H2Og△H3

可利用盖斯定律将①+×-×③计算COg+2H2g═CH3OHg△H=;,

故答案为:

(2)①由图象可知升高温度CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,则K减小,即K1>K2,故答案为:>

②升高温度CO的转化率降低,曲线c转化来看最低,温度应最高,即为350℃,根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2,可以知道在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失,

故答案为:350;在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增,得不偿失;

A. 反应前后气体的物质的量不等,恒温、恒容条件下同,若容器内的压强不发生变化,可说明可逆反应达到平衡,故A正确;

B. 无论是否达到平衡状态,都存在H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍,不能判断是否达到平衡状态,故B错误;

C. 使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间,但不能使平衡发生移动,故C错误;

D. 某温度下,将2molCO6molH2充入2L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则剩余0.4molCO,则CO的转化率为(2mol0.4mol÷2mol×100%=80%,故D正确,

故答案为:AD

(3)平衡时氢气的浓度为0.5mol/LvH2==0.25molL-1min-1,则vCH3OH=0.125molL-1min-1

代入公式K=0.5×0.5×0.25÷0.25=0.25,求得该反应的化学平衡常数为0.25(molL)2

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数是该反应的逆反应,所以系数是其倒数,应为4

体积不变的容器中,反应物与生成物全是气体,质量加倍,故密度加倍,

故答案为:0.125molL-1min-10.254D

练习册系列答案
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实验步骤:

①如图组装好仪器,在冰水冷却下,将 24 mL 浓硫酸缓慢加入到 12 mL 乙醇中,混合均匀后取 6 mL 加入到三颈烧瓶中,剩余部分倒入恒压滴液漏斗中。

②取一支 20 mL 的吸滤管,量取 3.0 mL(0.1 mol)液溴倒入吸滤管中,再加入 3~5 mL 水,将吸滤管放入 4 的烧杯中。

③加热装置 1 前,先切断装置 3 4 的连接处,待温度上升到约 120 ℃时,大部分空气已被排出,然后连接 3 4,待温度上升到约 170 ℃时有乙烯产生,开始缓慢滴加乙醇-硫酸混合液,并维持温度在 170~200 ℃左右,当溴的颜色全部褪去,反应即告结束。

④反应完成后,先取下吸滤管,再停止加热。将产物转移至分液漏斗中,依次以等体积的水、1%氢氧化钠水溶液各洗一次,再用水洗两次至中性。加入适量无水氯化钙干燥粗产品,过滤、蒸馏,收集 129~132℃的馏分,产量 5.7g。回答下列问题:

(1)乙烯与溴的反应类型为 _______反应,组装好仪器后必须先 _____________

(2)装置 1 为乙烯发生器,反应中浓硫酸的作用是 ____________________

(3)装置 2 为安全瓶,若系统发生堵塞,2 中的现象为 ____________________

(4)制备乙烯时,常伴有乙醇被氧化的副反应,生成二氧化碳、二氧化硫等气体、则装置 3 洗气瓶中的试剂为________,若去掉装置3,则装置 4 中可能发生的副反应的化学方程式为 ___________________

(5) 1 中滴速过快,可能产生的影响为乙烯来不及与溴反应而跑掉,同时也会带走一部分溴进入装置 5(5% 氢氧化钠溶液),降低产率。装置4吸滤管中加水的目的是________。已知该条件下溴与NaOH 反应的氧化产物只有NaBrO3,写出该反应的离子方程式 _____________

(6)计算本实验的产率:______________ (保留一位小数)

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