题目内容
工业上通常在恒容密闭容器中采用CO(g)和H2(g)反应催化合成甲醇CH3OH(g):
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ?mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-398.0kJ?mol-1③2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1104.0kJ?mol-1则CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式是 .
(2)据研究,反应过程中起催化作用的为CuO,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂CuO的量不变,原因是: (用化学方程式表示).
(3)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同) .
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的浓度都不再发生变化
D.生成CH3OH(g)的速率与消耗CO(g)的速率相等
(4)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
某温度下,将2molCO(g)和6mol H2(g)充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.5mol/L,则CO(g)的转化率为 ,此时的温度为 .
(5)要提高CO(g)的转化率,可以采取的措施是 .
A.升高温度 B.加入催化剂 C.增加CO(g)的浓度
D.加入H2(g)加压 E.分离出甲醇 F.加入惰性气体加压
(6)一定条件下,在容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
下列说法正确的是 .
A.2c1>c3 B.a+b=129 C.2p2<p3 D.α1+α3<1.
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ?mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-398.0kJ?mol-1③2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1104.0kJ?mol-1则CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式是
(2)据研究,反应过程中起催化作用的为CuO,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂CuO的量不变,原因是:
(3)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的浓度都不再发生变化
D.生成CH3OH(g)的速率与消耗CO(g)的速率相等
(4)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.250 | 0.012 |
(5)要提高CO(g)的转化率,可以采取的措施是
A.升高温度 B.加入催化剂 C.增加CO(g)的浓度
D.加入H2(g)加压 E.分离出甲醇 F.加入惰性气体加压
(6)一定条件下,在容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
| 反应物投入量 | 1molCO 2molH2 | 1molCH3OH | 2molCH3OH | |
| 平衡数据 | CH3OH的浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
| 反应的能量变化的绝对值(kJ) | a | b | c | |
| 体系压强(Pa) | P1 | P2 | P3 | |
| 反应物转化率 | α1 | α2 | α3 | |
A.2c1>c3 B.a+b=129 C.2p2<p3 D.α1+α3<1.
考点:热化学方程式,化学平衡建立的过程,化学平衡的调控作用,化学平衡状态的判断
专题:化学平衡专题
分析:(1)根据已知热化学方程式,结合盖斯定律计算求反应热,再写方程式;
(2)在加热条件下CO能还原CuO使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化有利于抑制反应向正反应方向移动,维持CuO的量不变;
(3)根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来回答判断;
(4)依据化学平衡三段式列式计算CO转化的浓度,求出转化率;求出平衡浓度,结合平衡常数概念计算平衡常数,与表中数据比较的到所需温度;
(5)要提高CO(g)的转化率,则平衡需向正方向移动,根据影响平衡的因素分析;
(6)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化129kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,计算反应热数值,据此判断;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α1+α2=1,由C的分析可知α2>α3,据此判断.
(2)在加热条件下CO能还原CuO使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化有利于抑制反应向正反应方向移动,维持CuO的量不变;
(3)根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来回答判断;
(4)依据化学平衡三段式列式计算CO转化的浓度,求出转化率;求出平衡浓度,结合平衡常数概念计算平衡常数,与表中数据比较的到所需温度;
(5)要提高CO(g)的转化率,则平衡需向正方向移动,根据影响平衡的因素分析;
(6)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化129kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,计算反应热数值,据此判断;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α1+α2=1,由C的分析可知α2>α3,据此判断.
解答:
解:(1)已知①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ?mol-1,
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-398.0kJ?mol-1,
③2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1104.0kJ?mol-1,
根据盖斯定律:①×
+②-③×
得:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);△H=-129.0 kJ?mol-1;
故答案为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);△H=-129.0 kJ?mol-1;
(2)在加热条件下CO能还原CuO使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化有利于抑制反应向正反应方向移动,维持CuO的量不变,反应方程式为CuO+CO?Cu+CO2,
故答案为:CuO+CO?Cu+CO2;
(3)A.反应容器的体积不变,质量守恒,所以混合气体的密度始终不变,不能判断平衡状态,故A错误;
B.反应后气体的物质的量减少,气体的质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量逐渐减小,当混合气体的平均相对分子质量保持不变即是平衡状态,故B正确;
C.CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的浓度都不再发生变化,即是平衡状态,故C正确;
D.生成CH3OH(g)为正速率,消耗CO(g)的也为正速率,均为正速率,二者相等,不能说明达到平衡状态,故D错误;
故答案为:BC;
(4)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.5mol?L-1,
CO(g)+2H2(g)?CH3 OH(g)
起始量(mol/L) 1 3 0
变化量(mol/L) 0.5 1 0.5
平衡量(mol/L) 0.5 2 0.5
则CO(g)的转化率为:
×100%=50%;
平衡常数K=
=
=0.25;
对比图表可知,反应是在310°C达到的平衡,
故答案为:50%;310;
(5)A.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,CO的转化率减小,故A错误;
B.加入催化剂,平衡不移动,则CO的转化率不变,故B错误;
C.增加CO(g)的浓度,CO的转化率减小,故C错误;
D.加入H2(g)加压,平衡正移,CO的转化率增大,故D正确;
E.分离出甲醇,则平衡正移,CO的转化率增大,故E正确;
F.加入惰性气体加压,由于容器的体积不变,各反应物的浓度不变,平衡不移动,CO的转化率不变,故F错误;
故答案为:DE;
(6)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2c1<c3,故A错误;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化129kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=129n,对于乙容器b=129(1-n),故a+b=129,故B正确;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>p3,故C错误;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α1+α2=1,由C的分析可知α2>α3,所以a1+a3<1,故D正确;
故答案为:BD.
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-398.0kJ?mol-1,
③2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1104.0kJ?mol-1,
根据盖斯定律:①×
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
故答案为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);△H=-129.0 kJ?mol-1;
(2)在加热条件下CO能还原CuO使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化有利于抑制反应向正反应方向移动,维持CuO的量不变,反应方程式为CuO+CO?Cu+CO2,
故答案为:CuO+CO?Cu+CO2;
(3)A.反应容器的体积不变,质量守恒,所以混合气体的密度始终不变,不能判断平衡状态,故A错误;
B.反应后气体的物质的量减少,气体的质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量逐渐减小,当混合气体的平均相对分子质量保持不变即是平衡状态,故B正确;
C.CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的浓度都不再发生变化,即是平衡状态,故C正确;
D.生成CH3OH(g)为正速率,消耗CO(g)的也为正速率,均为正速率,二者相等,不能说明达到平衡状态,故D错误;
故答案为:BC;
(4)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.5mol?L-1,
CO(g)+2H2(g)?CH3 OH(g)
起始量(mol/L) 1 3 0
变化量(mol/L) 0.5 1 0.5
平衡量(mol/L) 0.5 2 0.5
则CO(g)的转化率为:
| 0.5 |
| 1 |
平衡常数K=
| c(CH3OH) |
| c(CO)?c2(H2) |
| 0.5 |
| 0.5×22 |
对比图表可知,反应是在310°C达到的平衡,
故答案为:50%;310;
(5)A.已知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,CO的转化率减小,故A错误;
B.加入催化剂,平衡不移动,则CO的转化率不变,故B错误;
C.增加CO(g)的浓度,CO的转化率减小,故C错误;
D.加入H2(g)加压,平衡正移,CO的转化率增大,故D正确;
E.分离出甲醇,则平衡正移,CO的转化率增大,故E正确;
F.加入惰性气体加压,由于容器的体积不变,各反应物的浓度不变,平衡不移动,CO的转化率不变,故F错误;
故答案为:DE;
(6)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2c1<c3,故A错误;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化129kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=129n,对于乙容器b=129(1-n),故a+b=129,故B正确;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>p3,故C错误;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α1+α2=1,由C的分析可知α2>α3,所以a1+a3<1,故D正确;
故答案为:BD.
点评:本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、化学平衡的计算、平衡状态的判断、平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题,难度较大,注意理解等效平衡问题.
练习册系列答案
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700℃时,向容积为1L的密闭容器中充入一定量的CO2和H2,发生反应:CO2+H2(g)?CO(g)+H2O(g) 反应过程中测定的部分数据见如表(表中t2>t1):
下列说法不正确的是( )
| 反应时间/min | n(CO2)/mol | H2/mol |
| 0 | 1.50 | 1.00 |
| t1 | 0.40 | |
| t2 | 0.90 |
A、反应在t1min内的平均速率为v(H2O)=
| ||
| B、温度升至800℃,上述反应平衡常数为1.56,则正反应为放热反应 | ||
| C、保持其他条件不变,向平衡体系中再通入1.00mol H2,与原平衡相比,达到新平衡时CO2转化率增大,H2的体积分数增大 | ||
| D、保持其他条件不变,起始时向容器中充入1.00mol CO和1.50mol H2O,到达平衡时,c(CO2)=0.90mol/L |
化学在生产、生活、国防、环境等各方面都有着重要的应用.下列叙述正确的是( )
| A、PM 2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素 |
| B、以地沟油为原料加工制成的生物柴油的成分与从石油分馏得到的柴油成分不同 |
| C、“辽宁舰”上用于舰载机降落拦阻索的特种钢缆,属于新型无机非金属材料 |
| D、将秸秆焚烧可得富含钾肥的草木灰,焚烧是一种较为理想的秸秆处理办法 |
以下说法正确的是( )
| A、不能自发进行的反应属于吸热反应 |
| B、化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量的反应属于放热反应 |
| C、升高反应的温度,活化分子百分数增加,分子间有效碰撞的几率提高,反应速率增大 |
| D、催化剂通过改变反应路径,使反应速率增大,但不改变反应所需的活化能 |
下列环境问题与所对应物质无关的是( )
| A、酸雨--SO2 |
| B、光化学烟雾--NO2 |
| C、水体富营养化--含磷洗涤剂 |
| D、臭氧层破坏--N2 |
将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应,当铜粉完全作用时收集到气体1.12L(标准状况).则所消耗硝酸的物质的量是( )
| A、0.12 mol |
| B、0.11 mol |
| C、0.09 mol |
| D、0.08 mol |