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 |
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。
氮氧化物是空气的主要污染物,消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2,为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
时间(s) | 0 | 2 | 4 |
c(NO) ( mol·L-1) | 1.00×10-3 | 2.50×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO) ( mol·L-1) | 3.60×10-3 | c’ | 2.70×10-3 |
(1)前4s内的平均反应速率v(NO)= 。c’= 。
(2)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,上述反应中二氧化碳浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
②若催化剂的表面积S1>S2,在答题卡图中画出c(CO2) 在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)在恒容的密闭容器中,上述反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是
A. B. C. D.