题目内容
甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O 为原料,通过反应I和Ⅱ来制备甲醇。
⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通人反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……I。CH4的转化率与温度、压强的关系如右图所示。![]()
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1_ P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为 。
③该反应的△H 0(填“<”、“>”或“=”)。
(2)在一定条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H<0 ……Ⅱ
④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充人He,使体系总压强增大 D.再充人lmol CO和3 mol H2
⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
A.下表中剩余的实验条件数据: a=_ ;b=_ 。
| 实验编号 | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(Mpa) |
| 1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
| 2 | a | 1/3 | 5 |
| 3 | 350 | b | 5 |
(14分)(1)①0.0030mol/(L·min) (2分) ②< (2分)
2.25×10-4(mol/L)2(2分,不写单位不扣分,单位写错扣1分) ③>(2分)
(2)④BD(2分) ⑤A.a=150,b=
(各1分,共2分) B.0.1(2分)
解析试题分析:(1)①由图像可知,平衡时甲烷的转化率为0.5,所以甲烷的物质的量减少了1.5mol×0.5=0.5mol,则△c(CH4)=0.5mol÷100L=0.005mol/L,所以v(CH4)=0.005mol/L÷5min=0.001mol/(L?min)。速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CH4)=3×0.001mol/(L?min)=0.003mol/(L?min)。
②温度相同时,作垂直x轴的辅助线,发现压强为P1的CH4的转化率高,反应为前后体积增大的反应,压强增大平衡向体积减小的方向移动,即向逆反应移动,CH4的转化率降低,所以P1<P2。则
CH4(g)+ H2O(g)
CO(g)+ 3H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.010 0.020 0 0
转化浓度(mol/L) 0.005 0.005 0.005 0.015
平衡浓度(mol/L) 0.005 0.015 0.005 0.015
所以平衡常数K=
=
=2.25×10-4。
③由图可知,温度越高甲烷的转化率越大,即升高温度平衡向正反应方向移,温度升高平衡向吸热方向移动,所以正反应为吸热反应,即△H>0。
(2)④A、该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,甲醇的产率降低,故A错误;B、将CH3OH(g)从体系中分离,产物的浓度降低,平衡向正反应移动,甲醇的产率增加,故B错误;C、充入He,使体系总压强增大,容器容积不变,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇的产率不变,故C错误;D、再充入1molCO和3molH2,可等效为压强增大,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,甲醇的产率增加,故D正确,答案选BD。
⑤A、采取控制变量法,探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件,所以温度、压强是变化的,
应保持不变,所以b=
;比较实验1、2可知,压强不同,所以温度应相同,故a=150。
B、温度相同时,作垂直x轴的辅助线,发现压强为Py的CO的转化率高,反应为前后体积减小的反应,压强增大平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,所以Px<Py,因此压强Px=0.1Mpa。
考点:考查反应速率、平衡常数的计算;外界条件对平衡状态的影响以及图像识别等
研究NO2、、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
利用反应6NO2(g)+8NH3(g)
7N2(g)+12 H2O(g)可处理NO2。700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的NO2和NH3, 反应过程中测定的部分数据见下表
| 反应时间/min | n(NO2)/mol | n(NH3)/ mol |
| 0 | 1.20 | 1.60 |
| 2 | 0.90 | |
| 4 | | 0.40 |
(2)700℃ ,将NO2与NH3以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.体系密度保持不变
d.每消耗1 mol NO2的同时生成2 mol H2O
(12分)向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体,在一定温度下发生如下反应:
2X(g)
Y(g)+3Z(g)
(1)经5min后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,则用Y的物质的量浓度变化表示的速率为 。
(2)若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行,在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为:甲v(X)=3.5mol/(L?min);乙v(Y)=2mol/(L?min);丙v(Z)=4.5mol/(L?min);丁v(X)=0.075mol/(L?s)。若其它条件相同,温度不同,则温度由高到低的顺序是(填序号) 。
(3)若向达到(1)的平衡体系中充入氩气,则平衡向 (填"左"或"右"或"不")移动;若向
达到(1)的平衡体系中移走部分混合气体,则平衡向 (填" 左 " 或 " 右 " 或 " 不")移动。
(4)若在相同条件下向达到(1)所述的平衡体系中再充入0.5molX气体,则平衡后X的转化率⑷与⑴的
平衡中的X的转化率相比较 。
| A.无法确定 | B.⑷一定大于⑴ | C.⑷一定等于⑴ | D.⑷一定小于⑴ |
与(1)的平衡等效,则a、b、c应该满足的关系为 。
(6)若保持温度和体积不变,起始时加入X、Y、Z物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡时仍
与(1)的平衡等效,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围应该为 。
在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H<0 。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图所示,请回答下列问题:![]()
根据图,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(NH3)= 。
⑵下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 。
| A.3v正(H2)=2v逆(NH3) |
| B.容器中气体的平均相对分子量不随时间而变化 |
| C.容器中气体的密度不随时间而变化 |
| D.容器中气体的分子总数不随时间而变化 |
(1)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如右图所示(实线)。图中数据a(1,6)代表的意思是:在l min时H2的物质的量是6mol。![]()
①下列时间段平均反应速率最大的是__________,最小的是______________。
| A.0~1min | B.1~3min | C.3~8min | D.8~11min |
(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,等量的CO2和H2O(g)在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。在0~30 h内,CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)从大到小的顺序为 。反应开始后的12小时内,在第___________种催化剂的作用下,收集的CH4最多。