题目内容

【题目】一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

根据题意完成下列各题:

(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=_______________,升高温度,K值_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____________。

(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是_______:

a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快

c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大

(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:_______________________(用化学方程式表示)。

【答案】K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)] 减小 2nB/3tB mol·(L·min)-1 b c Cu2O+CO2Cu+CO2

【解析】

(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]。从图像可知,温度高时平衡体系中甲醇含量减少,可以推出CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应放热,因此温度升高后,K值减小。

(2)从图像可以看出在500℃tB时刻达到平衡,此时甲醇物质的量为nB,反应消耗氢气物质的量为2nB,可求出氢气的平均反应速率为2nB/3tBmol·(L·min)-1。

(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,加压时,反应物和生产物浓度均增大,正、逆反应速率都加快,由勒夏特列原理可知,加压时平衡右移。

a.氢气的浓度增大,,a错误;

b.正反应速率加快,逆反应速率也加快,b正确;

c.平衡向右移动,甲醇的物质的量增加,c正确;

d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)减小,d错误。

有关该体系的说法正确的是bc:

(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,一氧化碳与氧化亚铜反应生成铜和二氧化碳,根据平衡移动原理可知,少量二氧化碳的存在可以抑制该化学平衡向正向移动,用化学方程式表示为:Cu2O+CO2Cu+CO2。

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