题目内容

甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和II,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:
CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2 (g)……I   CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……II。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。
②图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
③该反应的△H ____ 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。

A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号
T(℃)
N(CO)/n(H2)
P(Mpa)
i
150
1/3
0.1
ii
 
 
5
iii
350
 
5
 
a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b.根据反应II的特点,在给出的坐标图中,画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。

(1)①0.003mol/(L·min)(2分)   ②<(2分)2.25×10-4(3分)  ­
(2)③<(2分) BD(2分)   ④a.(见下表,3分)   b.(见下图,2分)

实验编号
T(℃)
n(CO)/n(H2
P(Mpa)
i
150
1/3
0.1
ii
150
1/3
5
iii
350
1/3
5
 

解析试题分析:⑴①0.003mol/(L·min)   ②<2.25×10-4    ⑵③反应Ⅱ为熵减的反应,要自发反应必须为放热反应,故△H < 0,若容器容积不变,可增加甲醇产率的措施有BD。④a通过“控制变量法”探究外界条件对化学平衡的影响,探究的前提只能是改变一个条件,而其它条件不变,由此可得:Ⅱ中温度为150℃,n (CO)/n(H2)=1/3,Ⅲ中n (CO)/n(H2)为1/3;
考点:考查化学平衡图象、反应速率计算、化学平衡常数的有关计算、化学平衡的影响因素等相关知识。

练习册系列答案
相关题目

Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中,充入2mol CO2和5mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:

(1)从反应开始到第10min,H2的转化率为           ,在          该条件下,反应的平衡常数K=         ,如果在某一时刻保持温度不变,只改变浓度,使c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=0.40mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L,则平衡            (选填序号)。
a.向正向移动     b.向逆向移动
c.不移动         d.无法确定平衡移动方向
(2)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是              (选填序号)。
a.升高温度                   b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离       d.再充入l mol CH3OH(g)
II.熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示。请回答下列问题:

(1)A电极的电极反应方程式为             
(2)常温下,用石墨作电极,以此电源电解一定量的CuSO4 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电,若电解后溶液的体积为2L,溶液的pH=1(不考虑水解产生的H+),则阳极产生的气体的物质的量是          

二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚,其反应为:3H2(g)+3CO(g)  CH3OCH3(g)+CO2(g)  ΔH<0
(1)在一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡后,只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________(填字母代号,下同)。
a.降低温度                    b.加入催化剂
c.缩小容器体积                 d.减少CO2的浓度
(2)若反应在体积恒定的密闭容器中进行,下列能判断反应已达平衡状态的是________
a.3V正(CO2)=V逆(CO)          b.生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2
c.气体的密度不再改变           d.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)300℃时,在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时,反应恰好达平衡,此时H2的转化率为75%。
① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下,此反应的平衡常数为:_______
② 保持温度不变,在以上已达反应平衡的容器中,将每种物质同时增加1mol,则此时平衡将_______移动(填“正向”、“逆向”、“不”)
(4).下图中,甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池,其电极均为Pt电极。装置乙中,C、D电极为Pb电极,其表面均覆盖着PbSO4,其电解液为稀H2SO4溶液。
① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________
② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________
③ 当有23克甲醚参加反应时,D电极的质量变化为______克。

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