题目内容
【题目】如图所示向A中充入1 mol X 、1 mol Y,向B中充入2 mol X、2 mol Y,起始时,
V(A) = V(B) = a L。在相同温度和有催化剂存在下,两容器中各自发生下述反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g) ΔH<0。达到平衡时,V(A) = 1.1a L。(连通管中气体体积不计)下列说法正确的是( )
A. n(Z)B = 2n(Z)A
B. A容器中X的转化率为20%
C. 若向A和B中均再加入1molX和1molY,X的体积分数均增大
D. 打开K保持温度不变,又达到平衡时,A的体积为3.3a L
【答案】B
【解析】
A、恒容装置,体积为aL,通入1molX和1molY,此时X的转化率小于恒压时X的转化率,即n′(Z)<n(Z),容积为aL,通入2molX和2molY,相当于1molX和1molY的基础上再通入1molX和1molY,假设平衡不移动,此时n"(Z)=2 n′(Z),但再通入1molX和1molY,相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,此时的Z的物质的量小于n"(Z),即n(Z)B<2n(Z)A,故A错误;B、X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
起始: 1 1 0 0
变化: x x 2x x
平衡: 1-x 1-x 2x x 根据同压同温下,体积之比等于物质的量之比,即2/(2+x)=a/1.1a,解得x=0.2,则X的转化率为0.2/1×100=20%,故B正确;C、A装置为恒压装置,再加入1molX和1molY,与原平衡为等效平衡,则X的体积分数不变,故C错误;D、X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
起始:3 3 0 0
变化: y y 2y y
平衡:3-y 3-y 2y y 打开连通器,此装置为恒压状态,与A互为等效平衡,即X的转化率为20%,解得y=0.6mol,依据体积比等于物质的量之比,6/(6+y)=2a/V,解得V=2.2aL,则A的容积为(2.2a-a)L=1.2aL,故D错误。
【题目】能源是人类共同关注的重要问题。页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
已知:①CH4、H2、CO 的燃烧热(△H)分别为-a kJmol-1、-b kJmol-1、-c kJmol-1;
②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJmol-1
则△H1= ___________(用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJmol-1。
(2)用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示,200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示:
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
①△H2_________ (填“>”“<”或“ = ”)0。
②下列说法正确的是____________ (填标号)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大 b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度 d.图中压强p1<p2
③200℃时,该反应的平衡常数K =_______。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为_________。
(4)有人设计将两根 Pt 丝作电极插入 KOH 溶液中,然后向两极上分别通入乙醇和氧气而 构成燃料电池。则此燃料电池工作时,其电极反应式为:
负极:_____________
正极:_____________
【题目】由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引用了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),该反应的能量变化如图所示:
(1)上述反应平衡常数K的表达式为________________,温度降低,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=________。从反应到平衡时CO2转化率=________
t/min | 0 | 2 | 5 | 10 | 15 |
n(CO2)/mol | 1 | 0.75 | 0.5 | 0.25 | 0.25 |
(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________(填写序号字母)
a.及时分离出CH3OH气体
b.适当升高温度
c.保持容器的容积不变,再充入1 mol CO2和3 mol H2
d.选择高效催化剂