题目内容

【题目】Ⅰ.能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。

已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1

H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH2=-241.8 kJ·mol-1

CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1

则煤气化主要反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的ΔH=____________________。

Ⅱ.为了减少CO的排放,某环境研究小组以CO和H2为原料合成清洁能源二甲醚(DME),反应如下:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-198 kJ·mol-1。

(1)如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是____________。

(2)在一定温度下,向2.0 L固定容积的密闭容器中充入2 mol H2和1 mol CO,经过一段时间后,反应4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:

时间/min

0

20

40

80

100

n(H2)/mol

2.0

1.4

0.85

0.4

—

n(CO)/mol

1.0

—

0.425

0.2

0.2

n(CH3OCH3)/mol

0

0.15

—

—

0.4

n(H2O)/mol

0

0.15

0.2875

0.4

0.4

①0~20 min的平均反应速率v(CO)=__________________mol·L-1·min-1;

②达到平衡时,H2的转化率为__________________;

③在上述温度下,该反应的平衡常数K=______________________;

④能表明该反应达到平衡状态的是________(填序号);

A CO的转化率等于H2O的产率 B 混合气体的平均相对分子质量不变

C v(CO)与v(H2)的比值不变 D 混合气体的密度不变

⑤在上述温度下,向平衡后的2 L容器中再充入0.4 mol H2和0.4 mol CH3OCH3(g),则化学平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。

【答案】+131.3 kJ·mol-1 a 正反应放热,温度升高平衡常数减小 0.0075 80% 2500 B 向右

【解析】

Ⅰ.根据盖斯定律计算;

Ⅱ. (1)4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-198 kJ·mol-1,升高温度平衡逆向移动;

(2)①v(CO)=Δc(CO)/Δt;

②H2的平衡转化率=氢气浓度的变化量/初始量×100%;

③;

④根据平衡标志判断;

⑤根据Q与K的关系判断平衡移动方向。

Ⅰ.①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1

②H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH2=-241.8 kJ·mol-1

③CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1

根据盖斯定律,①―②―③得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的ΔH=+131.3 kJ·mol-1。

Ⅱ. (1)4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-198 kJ·mol-1,升高温度平衡逆向移动,K值减小,能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a;

(2)①在0~20 min内Δn(CO)=Δn(H2)/2=0.5×(2.0 mol-1.4 mol)=0.3 mol,v(CO)=Δc(CO)/Δt=0.15mol/L÷20 min=0.0075 mol·L-1·min-1。

②平衡时,Δn(H2)=2.0 mol-0.4 mol=1.6 mol,则转化率α(H2)=1.6mol/2mol×100%=80%。

③根据化学反应:

4H2(g)+2CO(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始浓度(mol/L) 1.0 0.5 0 0

转化浓度(mol/L) 0.8 0.4 0.2 0.2

平衡浓度(mol/L) 0.2 0.1 0.2 0.2

==2500。

④A、CO的转化率和H2O的产率表示的都是正反应方向,不能说明v正=v逆,A项错误;

B、混合气体的平均相对分子质量=m/n,在反应过程中气体的总质量不变、总物质的量是变量,则平均相对分子质量是变量,若平均相对分子质量不变说明反应已达到平衡,B项正确;

C、v(CO)与v(H2)的比值不变,不能说明v正=v逆,故不能表明该反应达到平衡状态,C项错误;

D、混合气体的密度ρ=m/V,因为混合气体总质量不变,容器容积V不变,故密度始终不变,D项错误。

⑤Qc==312.5<2500,化学平衡向右移动。

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