题目内容

工业上也可以用CO2和H2反应制得甲醇。在2×105Pa、300℃的条件下,若有44g CO2与6g H2恰好完全反应生成气体甲醇和水,放出49.5kJ的热量。试写出该反应的热化学方程式: 。

某次实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。

试回答下列问题:

(1)a点正反应速率 (填大于、等于或小于)逆反应速率。

(2)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

(3)计算该实验平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K(写出计算过程)。

 

(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是 ,曲线II对应的实验条件改变是 。

 

CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H= -49.5kJ·mol-1

(3分,方程式2分,△H的表示1分,化学式、状态错误0分;-、焓变数值、单位错漏合扣1分;计量数用分数表示与焓变相匹配也给分)

(1)大于 (2分) (2)A(1分), D (1分)

(3)

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始物质的量浓度(mol /L) 3 4 0 0

转化物质的量浓度(mol /L) 1 3 1 1

平衡物质的量浓度(mol /L) 2 1 1 1 (1分)

H2的转化率= 或0.75

(2分,用分数表示扣1分, 代入数值不带单位不扣分,不考虑有效数字)

(3分)

(其中列式1分,代入数值1分,结果1分;结果、单位错误合扣1分,代入数值不带单位不扣分,K值不带单位不扣分,不考虑有效数字)

(4)升高温度(2分) 增大压强(2分)

 

【解析】

试题分析:已知4.4g CO2气体与H2经催化加氢生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量,则1mol二氧化碳全部反应放热49.5KJ;结合热化学方程式书写方法写出热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5KJ/mol;

故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5KJ/mol;

(1)根据图象可知,a到b过程中氢气的物质的量减小,说明反应向着正向移动,正反应速率大于逆反应速率,

故答案为:大于;

(2)由图1可知,0~1min内氢气的变化量为8mol-6mol=2mol; B.1~3min内氢气的变化量为6mol-3mol=3mol,平均1min变化量为1.5mol; C.3~8min内氢气的变化量为3mol-2mol=1mol,平均1min变化量为0.2mol;D.8~11min达平衡状态,氢气的物质的量不再变化.故1~3min速率增大,8~11min速率最小,

故答案为:A;D;

(3)由图象可知,实线表示的曲线,在8分钟达到平衡状态,此时氢气的物质的量为2mol,氢气的浓度为:2/2=1mol/L氢气的浓度变化为:8/2减去1等于3mol反应前二氧化碳的浓度为:6/2=3mol/L利用化学平衡的三段式可得,

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始物质的量浓度(mol /L) 3 4 0 0

转化物质的量浓度(mol /L) 1 3 1 1

平衡物质的量浓度(mol /L) 2 1 1 1 (1分)

H2的转化率= 或0.75

(4)对于可逆反应CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,正反应是体积减小的放热反应;由图1可知,曲线Ⅰ最先到达平衡,平衡时氢气的物质的量增大,故改变条件应增大反应速率且平衡向逆反应移动,可以采取的措施为:升高温度;曲线Ⅱ到达平衡的时间比原平衡短,平衡时氢气的物质的量减小,故改变条件应增大反应速率且平衡向正反应移动,可以采取的措施为:增大压强或者是增大CO2浓度,

故答案为:升高温度;增大压强.

考点:本题考查化学平衡图象、反应速率大小判断、外界条件对平衡的影响等

 

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(本题16分)

(1)为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0). 在2 L密闭容器中加入一定量NO和CO,当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:

物质

T/℃ n/mol

NO

CO

E

F

初始

0.100

0.100

0

0

T1

0.020

0.020

0.080

0.040

T2

0.010

0.010

0.090

0.045

 

①请结合上表数据,写出NO与CO反应的化学方程式 .

②根据表中数据判断,温度T1和T2的关系是(填序号)__________。

A.T1>T2B.T1<T2 C.T1=T2 D.无法比较

(2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N­­2(g) + 6H2O(g); ΔH= - 1266.8 kJ/mol

N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ; ΔH = + 180.5kJ/mol,

则氨催化氧化的热化学方程式为________________________________________。

(3)500℃下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动。

当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0molN2,0.4molH2,0.4molNH3,此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为___________;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36molN2,平衡将___________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

(4)在相同的密闭容器中,用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的两种Cu2O分别进行催化分解水的实验:

ΔH >0

水蒸气的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:

序号

温度

0

10

20

30

40

50

①

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

0.0480

②

T1

0.050

0.0488

0.0484

0.0480

0.0480

0.0480

③

T2

0.10

0.094

0.090

0.090

0.090

0.090

可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O2)= ;催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。

(5)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理:使用惰性电极和乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸。

总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。

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4OH--4e-═O2↑+2H2O; 。

 

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