题目内容

【题目】甲酸是基本有机化工原料之一,广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。

(1)已知热化学反应方程式:

I:HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+72.6kJmol-1;

II:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H 2=-566.0kJmol-1;

III:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H 3=-483.6kJmol-1

则反应IV:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的△H =____________kJmol-1。

(2)查阅资料知在过渡金属催化剂存在下,CO2(g)和H2 (g)合成HCOOH(g)的反应分两步进行:第一步:CO2(g)+H2(g)+M(s)→MHCOOH(s);第二步:___________________。

①第一步反应的△H _________0(填“>”或“<”)。

②第二步反应的方程式为________________________。

③在起始温度、体积都相同的甲、乙两个密闭容器中分别投入完全相同的H2(g)和CO2(g),甲容器保持恒温恒容,乙容器保持绝热恒容,经测定,两个容器分别在t1、t2时刻恰好达到平衡,则t1_________t2(填“>”、“<”或“=”)。

(3)在体积为1L的恒容密闭容器中,起始投料n(CO2)=1mol,以CO2(g)和H2(g)为原料合成HCOOH(g),HCOOH平衡时的体积分数随投料比[]的变化如图所示:

①图中T1、T2表示不同的反应温度,判断T1____________T2(填“〉”、“<”或“=” ) ,依据为____________________。

②图中a=______________。

③A、B、C三点CO2(g)的平衡转化率αA、αB、αC由大到小的顺序为____________。

④T1温度下,该反应的平衡常数K=______________(计算结果用分数表示)。

【答案】-31.4 < M·HCOOH(s)=HCOOH(g)+M(s) > < 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,从图像中可知在相同投料比时,T1温度下产物的体积分数大于T2温度下产物的体积分数,则T1< T2; 1 >>

【解析】

(1)根据盖斯定律进行求算;

(2)①由△G=△H -T△S <0进行判断;

②总反应减去第一步反应可得第二步反应的方程式;

③甲容器恒温恒容,乙容器恒容绝热,由于该反应放热,所以乙容器的温度高于甲容器,所以乙容器反应速率较快,所以甲容器中反应达平衡所需时间比乙容器中的长;

(3)①该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动;

②根据反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)及投料比[]进行分析;

③氢气的量越大,即投料比[]越大,CO2的转化率越大;

④根据三段式进行计算。

(1)已知I:HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+72.6kJmol-1;

II:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H 2=-566.0kJmol-1;

III:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H 3=-483.6kJmol-1

根据盖斯定律,由III-I- II得反应IV:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) △H = (-483.6kJmol-1)-72.6kJmol-1- (-566.0kJmol-1)=-31.4kJmol-1;

(2)①第一步反应CO2(g)+H2(g)+M(s)→MHCOOH(s)为熵减的反应,即△S<0,能自发进行,则△G=△H -T△S <0,故△H<0;

②CO2(g)和H2 (g)合成HCOOH(g)的总反应为CO2(g)+H2(g)HCOOH(g);第一步:CO2(g)+H2(g)+M(s)=MHCOOH(s);总反应减去第一步反应可得第二步反应的方程式为M·HCOOH(s)=HCOOH(g)+M(s);

③甲容器恒温恒容,乙容器恒容绝热,由于该反应放热,所以乙容器的温度高于甲容器,所以乙容器反应速率较快,所以甲容器中反应达平衡所需时间比乙容器中的长,则t1>t2;

(3)①该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,从图像中可知在相同投料比时,T1温度下产物的体积分数大于T2温度下产物的体积分数,则T1< T2;

②根据反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g),当投料比[]=1,即a=1时,恰好达到最大转化,HCOOH平衡时的体积分数最大;

③氢气的量越大,即投料比[]越大,CO2的转化率越大,故A、B、C三点CO2(g)的平衡转化率αA、αB、αC由大到小的顺序为>>;

④T1温度下,在体积为1L的恒容密闭容器中,起始投料n(CO2)=1mol,C点时投料比[]=2,则n(H2)=2mol,HCOOH平衡时的体积分数为5%,设平衡时CO2转化率为x,则:

CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)

开始时的浓度(mol/L) 1 2 0

改变的浓度(mol/L) x x x

平衡时的浓度(mol/L)1-x 2-x x

则有,解得x=;该反应的平衡常数K==。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网