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面对目前世界范围内的能源危机,甲醇作为一种较好的可再生能源,具有广泛的应用前景。

(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式:

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol-1

写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:_______________________。

(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);

②在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数________。

(3)已知在T ℃时,CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32,在该温度下,已知c始(CO)=1 mol·L-1,c始(H2O)=1 mol·L-1,某时刻经测定CO的转化率为10%,则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡,原因是___________________________________________。此时刻v正________v逆(填“>”或“<”)。

 

(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1 (2)①小于 ②增大 不变 (3)没有 此时==0.012 3<0.32 >

【解析】(1)由盖斯定律,热化学方程式①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=-90 kJ·mol-1-(-41 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1。(2)由图像可知,相同温度下,p2下CO的转化率大于p1下CO的转化率,由热化学方程式①可知,增大压强平衡右移,故p1<p2;在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,相当于增大压强,平衡右移,故CO的转化率增大;由于温度不变,故其平衡常数不变。(3)==0.012 3<K=0.32,故反应未达到平衡。此时反应向正反应方向进行,故v正>v逆。

 

练习册系列答案
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固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:

甲:Mg(NO2)2、NO2、O2

乙:MgO、NO2、O2

丙:Mg3N2、O2

丁:MgO、NO2、N2

(1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是______________________________。

查阅资料得知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

(2)实验过程

①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明__________。

②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先________,然后固定在管中固体部位下加热。

③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。

④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。

⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。

(3)实验结果分析讨论

①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想______是正确的。

②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:______________(填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是_____________________________________。

③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步探究。

 

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