题目内容
20.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H
(1)500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2,测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示.
①反应的△S<(填“>”或“<”)0,从反应开始到平衡,H2的平均反应速率:
υ(H2)=0.0075mol/(L•s).
②该反应的平衡常数K=5.33(保留二位有效数字);平衡时H2的转化率为75%.
③将上述平衡体系的温度升高至700℃,平衡常数K=5.01,则△H<0(填“>”或“<”或“﹦”);为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有
b(填序号).
a.升高温度 b.缩小容器的容积 c.使用合适的催化剂 d.再充入CO2气体
(2)已知:①H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
③2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1257.5kJ•mol-1
写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H2O的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-433.75kJ•mol-1.
分析 (1)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)气体物质的量减少,所以△S<0,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(H2);
②根据三行式求平衡常数,由图可知,CO2的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L,则△c(CO2)=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,则氢气浓度变化量为0.75mol/L×=2.25mol/L,转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%;
③将上述平衡体系的温度升高至700℃,平衡常数K=5.01,温度升高K值减少,所以正反应是放热反应,
a.升高温度,化学反应速率,平衡逆向移动,使体系中气体的物质的量增加;
b.缩小容器的容积,反应物浓度变大,反应速率加快,平衡正向移动,气体的物质的量减少;
c.使用合适的催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,物质的量不变;
d.再充入CO2气体,化学反应速率,平衡正向移动,物质的量增加;
(2)根据热化学方程式利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式.
解答 解:(1)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)气体物质的量减少,所以△S<0,由图可知,10min到达平衡,平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L,由方程式CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O可知,氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L,故v(H2)=$\frac{2.25mol/L}{5×60s}$=0.0075mol/(L•s),
故答案为:<;0.0075;
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g);
开始(mol/L):1 3 0 0
变化(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol/L):0.25 0.75 0.75 0.75
故平衡常数K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33,由图可知,CO2的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L,则△c(CO2)=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,则氢气浓度变化量为0.75mol/L×=2.25mol/L,氢气转化率=$\frac{\frac{2.25mol/L}{6mol}}{2L}$×100%=75%,
故答案为:5.33;75%;
③将上述平衡体系的温度升高至700℃,平衡常数K=5.01,温度升高K值减少,所以正反应是放热反应,所以△H<0,
a.升高温度,化学反应速率,平衡逆向移动,使体系中气体的物质的量增加,故错误;
b.缩小容器的容积,反应物浓度变大,反应速率加快,平衡正向移动,气体的物质的量减少,故正确;
c.使用合适的催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,物质的量不变,故错误;
d.再充入CO2气体,化学反应速率,平衡正向移动,物质的量增加,故错误;
故选:b;
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.5kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,将已知反应$\frac{1}{2}$×(①-②+③×4)得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l),所以该反应的△H=$\frac{1}{2}$×[(-1275.5kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)×4]=-433.75kJ•mol-1,即CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-433.75kJ•mol-1,
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-433.75kJ•mol-1.
点评 本题考查物质的量浓度随时间变化曲线,涉及化学反应速率及化学平衡、平衡常数的计算,难度不大,注意对基础知识的全面掌握.
| A. | 可用了达尔现象区分溶液与胶体 | |
| B. | 生石灰与水混合的过程只发生物理变化 | |
| C. | 明矾净水只发生了物理变化 | |
| D. | CuSO4•5H20 是一种混合物 |
| A. | AlCl3+3H2O═Al(OH)3+3HCl | |
| B. | Na2CO3+2H2O?H2CO3+2NaOH | |
| C. | 碳酸氢钠溶液:HCO3-+H2O?H2CO3+OH-- | |
| D. | NH4Cl溶于D2O中:NH4++D2O?NH3•D2O+H+. |
| A. | 若1mol氯化铁完全转化为氢氧化铁胶体,则分散系中胶体微粒数为NA | |
| B. | 22.4LHCl中的分子数为NA | |
| C. | Na2O2与水充分作用生成0.1molO2时转移的电子数为0.2NA | |
| D. | 0.1mol铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.3NA |
| A. | 10g H2和10g N2 | B. | 1mol H2O和1g H2O | ||
| C. | 3.2g O2和2.24L的空气 | D. | 22gCO2和3.01×1023个O2 |