题目内容
(8分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
由表中数据判断,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______(填序号字母)。
A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
B.2v(H2)(正)= v(CO)(逆)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______(填序号字母)。
A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
B.2v(H2)(正)= v(CO)(逆)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
(1)①Ⅰ ②< ③80% 250 ℃ (2)C
(3)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8 kJ·mol-
(3)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8 kJ·mol-
试题分析:(1) ①工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)CH3OH(g) 原子的利用率为100%,反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)有副产物水生成,符合“原子经济”原则的是Ⅰ;②分析题给数据知,随着温度的升高,化学平衡常数逐渐减小,平衡逆向移动,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,故反应Ⅰ为放热反应,ΔH1<0;③平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol,转化率= n(CO)(反应)/ n(CO)(起始)×100%=(2—0.4)mol/2mol×100%=80%;
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0
转化浓度(mol/L) 0.8 1.6 0.8
平衡浓度(mol/L) 0.2 1.4 0.8
平衡常数K=2.041,所以是250℃;(2)A、容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1,不一定为化学平衡状态,错误;B、2v(H2)(正)= v(CO)(逆),速率之比不等于化学计量数之比,错误;C、根据阿伏加德罗定律:同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之比,该反应正反应为气体物质的量减小的反应,压强随反应的进行不断变化,容器内压强保持不变,说明反应已达化学平衡状态,正确;D、根据质量守恒定律知,混合气体的质量反应前后相同,容器的体积恒定,所以密度不随反应的进行而变化,密度保持不变不能作为化学平衡的标志,错误,选C;
(3)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律:①×1/2—②×1/2+③×2得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8 kJ·mol-1。
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