题目内容

(18分)工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)       ΔH
(1)判断反应达到平衡状态的依据是        (填序号)。
a. 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
b. 混合气体的密度不变     
c. 混合气体的总物质的量不变
d. CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1。

①该反应△H___0(填“>”或“<”)。
②实际生产条件控制在250℃、1.3ⅹ104 kPa左右,选择此压强的理由是_______。
(3)右图2表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A____C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A_____C,由状态B到状态A,可采用______的方法(填“升温”或“降温”)。

(4)一定条件下,0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出Q KJ的热量。写出该反应的热化学方程式                                   。
(5)图3是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图,写出 a处电极上发生的电极反应式                                     。

(1)c d (2分)  
(2)① <(2分) ② 在1.3×104Kpa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加,故得不偿失。(2分)
(3)<,= ,升温(共6分,各2分)
(4)2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=" -4Q" kJ/mol(3分)
(5)CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O(3分)

解析试题分析:(1)a.都在说正反应速率,不能说明平衡。b.由于气体体积不变,而且反应前后质量守恒,所以密度也不发生改变。c.由于反应前后物质的量发生改变,当不再改变时达到平衡。d.当浓度不再改变时,说明正逆反应速率相等,达到平衡。
(2)①由于升高温度,CO的转化率减小,反应逆向移动,说明反应放热,△H>0;②在1.3×104Kpa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加。
(3)加大压强,氢气体积分数减小,反应正移,,所以A点反应速率小于C点。在同一温度下,平衡常数相等。由B变到A,只是温度发生变化,压强不变,所以只需要升温。(4)先写化学方程式,并标识出每一种物质的状态,最后标明焓变,带正负号和单位。(5)甲醇作负极,失电子,生成碳酸根和水。
考点:化学反应平衡原理,平衡常数的比较,热化学方程式的书写,原电池的电极反应。
点评:本题综合性较强,考到了很多基础的知识点,学生需要熟练掌握,难度不大。

练习册系列答案
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原创工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)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°C 300°C 350°C
K 2.041 0.270 0.012
①由表中数据判断△H
<
<
0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
80%
80%
,此时的温度为
250°C
250°C
.
(2)在100℃压强为0.1MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的平衡常数K=
V2
a2
V2
a2
(用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式).此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡
向逆反应方向
向逆反应方向
(向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数
减小
减小
.(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是
DF
DF
.
A.升温                B.加入催化剂              C.增加CO的浓度
D.恒容充入H2 E.恒压充入惰性气体        F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)
CD
CD
.
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器 甲 乙 丙
反应物投入量 1molCO、2moL H2 1molCH3OH 2molCH3OH
平
衡
时
的
数
据
CH3OH浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 akJ bkJ ckJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 α1 α2 α3
请选择正确的序号填空(不定项选择)
①c1、c2、c3的关系表达正确的为
AC
AC

A  c3>2c1      B c1<c3<2c1      C c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
AB
AB

A   c<2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
C
C

A  p1=p2      B  p2<p3<2p2       C  p3>2p2
④a1、a2、a3的关系表达不正确的为
A
A

A  a1=a2       B a3<a2      C  a1+a2=1.
工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H
(1)判断反应达到平衡状态的依据是
cd
cd
(填序号).
a. 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
b. 混合气体的密度不变      
c. 混合气体的相对平均分子质量不变
d. CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)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 0.270 0.012
①由表中数据判断△H
<
<
0 (填“>”、“=”或“<”).
②要提高CO的转化率,可以采取的措施是
df
df
(填序号).
a.升温               b.加入催化剂               c.增加CO的浓度
d.加入H2加压        e.加入惰性气体加压         f.分离出甲醇
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
80%
80%
,此时的温度为
250℃
250℃
.以CH3OH表示该过程的反应速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min).
(3)图1表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A
<
<
C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A
=
=
C,由状态B到状态A,可采用
升温
升温
的方法(填“升温”或“降温”).

(4)一定条件下,0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出QKJ的热量.写出该反应的热化学方程式
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
.图2是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图,写出 a处电极上发生的电极反应式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
.
工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)
CD
CD
.
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)如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 0.270 0.012
①由表中数据判断该反应的△H
<
<
0(填“>”、“=”或“<”);
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
80%
80%
,此时的温度为
250℃
250℃
.
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是
df
df
.
a.升温b.加入催化剂c.增加CO的浓度
d.加入H2加压e.加入惰性气体加压f.分离出甲醇
(4)一定条件下,CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH的能量变化为454kJ.在该温度时,在容积相同的3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
平衡时数据 CH3OH的浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 akJ bkJ ckJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 α1 α2 α3
下列说法正确的是
d
d
.
A.2c1>c3B.a+b<90.8C.2p2<p3D.α1+α3<1.

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