题目内容

【题目】能源短缺是人类社会面临的重大问题,甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)已知:CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热分别为283kJ/mol、285.8kJ/mol、768kJ/mol。工业上一般利用合成气发生下列反应合成甲醇:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。

①完成该热化学方程式:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)△H=______ kJ/mol;

②某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,达到平衡,测得c(H2)= 2.2molL﹣1,则CO的转化率为______。

(2)T1℃时,此反应的平衡常数为K(T1)= 50。此温度下,在一个2L的密闭容器中加入一定量CO和H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质

H2

CO

CH3OH(g)

浓度/(molL﹣1)

0.2

0.2

0.4

①比较此时正、逆反应速率的大小:v正____v逆值(填“>”、“<”或“=”)。

②若其他条件不变,在T2℃反应l0min后又达到平衡,测得n(H2)= 0.3mol,试比较:温度T1___T2(填“>”、“=”或“<”,下同)T2℃时该反应的平衡常数K(T2)______50。

③若其他条件不变时,只改变反应的某一个条件,下列说法正确的是______。

a.若达到新平衡时c(CO)= 0.3mo1/L,平衡一定逆向移动

b.若将容器体积缩小到原来的一半,达到新平衡时,0.2mol/L<c(CO)<0.4mol/L

c.若向容器中同时加入0.4mol CO和0.8mol CH3OH(g),平衡不移动

d.若向容器中加入0.8mol CH3OH(g),达到新平衡时,CO的体积分数不变

【答案】-86.6 40% = > > bc

【解析】

(1) ①三种物质燃烧的热化学方程式为:

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=-285.8kJ/mol ①

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=-283.0kJ/mol ②

CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-768kJ/mol ③

则①×2+②-③得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-86.6kJ/mol。

②设CO的变化量为x mol/L

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量 1 3 0

变化量 x 2x x

平衡量 1-x 3-2x x

则3-2x=2.2,即x=0.4

CO的转化率为。

(2)①浓度商,说明反应达到平衡状态,所以v正=v逆。

②若其他条件不变,在T2℃反应l0min后又达到平衡,测得n(H2)=0.3mol,则其浓度为0.15mol/L,与原平衡相比较氢气浓度减小,可得出平衡正向移动。对于放热反应,温度降低,平衡正向移动,从而得出T1>T2;T2℃时平衡正向移动,则该反应的平衡常数增大,K(T2)>50;

③若其他条件不变时,只改变反应的某一个条件

a.达到新平衡时c(CO)=0.3mo1/L,若为增大CO的浓度,平衡会正向移动,错误;

b.若将容器体积缩小到原来的一半,CO的浓度变为原来的2倍,达到新平衡时,浓度减小,但比原平衡时大,故0.2mol/L<c(CO)<0.4mol/L,正确;

c.若向容器中同时加入0.4mol CO和0.8mol CH3OH(g),利用浓度商进行分析,平衡不移动,正确;

d.因起始投入量之比不等于化学计量数之比,若向容器中加入0.8mol CH3OH(g),不是等效平衡,所以达到新平衡时,CO的体积分数改变,错误。

故答案为bc。

练习册系列答案
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【题目】二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物质,其制备、应用与转化是研究的热点。

(1) 利用合成气制备二甲醚主要包含三个反应:

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g);ΔH=-90.4 kJ·mol-1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.4 kJ·mol-1

CO(g) +H2O(g)=H2(g)+CO2(g);ΔH=-41.0 kJ·mol-1

则3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g);ΔH=________。

(2) 某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时,电极A附近溶液pH________(填“减小”“增大”或“不变”);电极B的电极反应式为_____________。

(3) 二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应:

反应Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g);ΔH1

反应Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)=CH3CH2OH(g)+CH3OH(g);ΔH2

反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lg K1、lg K2与温度的关系如图2所示;在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图3所示。

① ΔH1________(填“>”“<”或“=”)0。

②300~400 K时,CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是________。

③ 600~700 K时,CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是________。

④ 400 K时,在催化剂作用下,反应一段时间后,测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图3中X点)。不改变原料比、温度和压强,一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有________________________。

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