【题目】甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。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),△H1
反应Ⅱ:C02(g)+3H2(g) CH30H(g)+ H2O(g),△H2
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.O | 0.27 | 0.012 |
(1)由表中数据判断△H1_____0(填“>”、“<”或“=”)反应,C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g) △H3=____(用△H1和△H2表示)。
(2)若容器容积不变,下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是_________(选字母)。
a.充入CO,使体系总压强增大
b.将CH3OH(g)从体系中分离
e.充入He,使体系总压强增大
d.使用高效催化剂
(3)写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式:K=_________;保持恒温恒容的条件下将反应Ⅱ的平衡体系各物质浓度均增加一倍,则化学平衡_________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动,平衡常数K____(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【题目】某小组通过分析镁与酸反应时pH的变化,探究镁与醋酸溶液反应的实质。
(实验)在常温水浴条件下,进行实验Ⅰ~Ⅲ,记录生成气体体积和溶液pH的变化:
Ⅰ.取0.1 g光亮的镁屑(过量)放入10 mL 0.10 mol·L–1 HCl溶液中;
Ⅱ.取0.1 g光亮的镁屑放入10 mL 0.10 mol·L–1 CH3COOH溶液(pH = 2.9)中;
Ⅲ.取0.1 g光亮的镁屑放入10 mL pH = 2.9 HCl溶液中。
(数据)
图1 图2
(1)起始阶段,Ⅰ中主要反应的离子方程式是____。
(2)Ⅱ起始溶液中约为____。(选填“1”、“10”或“102”)
(3)起始阶段,导致Ⅱ、Ⅲ气体产生速率差异的主要因素不是c(H+),实验证据是____。
(4)探究Ⅱ的反应速率大于Ⅲ的原因。
提出假设:CH3COOH能直接与Mg反应。
进行实验Ⅳ:____。
得出结论:该假设成立。
(5)探究醋酸溶液中与Mg反应的主要微粒,进行实验Ⅴ。
与Ⅱ相同的条件和试剂用量,将溶液换成含0.10 mol·L–1的 CH3COOH与0.10 mol·L–1 CH3COONa的混合溶液(pH = 4.8),气体产生速率与Ⅱ对比如下。
a.实验Ⅴ起始速率 | b.实验Ⅱ起始速率 | c.实验ⅡpH=4.8时速率 |
2.1 mL·min–1 | 2.3 mL·min–1 | 0.8 mL·min–1 |
对比a~c中的微粒浓度,解释其a与b、a与c气体产生速率差异的原因:____。
(6)综合以上实验得出结论:
①镁与醋酸溶液反应时,CH3COOH、H+、H2O均能与镁反应产生氢气;
②____。
(7)实验反思:120 min附近,Ⅰ~ⅢpH均基本不变,pH(Ⅰ) ≈ pH(Ⅱ) < pH(Ⅲ),解释其原因:____。