在温度为150 ℃条件下.向密闭容器中充入1 mol丙烯(C3H6)和甲烷的混合气体.再充入足量的氧气.完全燃烧后再恢复到150 ℃.欲使丙烯和甲烷混合气体对氢气的相对密度≥15.8,且反应后气体分子增加的总物质的量≤0.4 mol.问丙烯和甲烷的物质的量之比应满足什么关系? 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

在温度为150 ℃条件下，向密闭容器中充入1 mol丙烯(C₃H₆)和甲烷的混合气体，再充入足量的氧气，完全燃烧后再恢复到150 ℃。欲使丙烯和甲烷混合气体对氢气的相对密度≥15.8,且反应后气体分子增加的总物质的量≤0.4 mol。问丙烯和甲烷的物质的量之比应满足什么关系？

解析：这是一个同时要满足两个条件的范围计算题。首先分析第一个条件，要求≥15.8,实际上是要求混合气体的平均相对分子质量≥15.8×2。

若设丙烯的物质的量为x mol,则甲烷的物质的量为(1-x) mol。

依题意有42x+16(1-x)≥15.8×2

解之得x≥0.6,所以

再分析第二个条件，先写出化学方程式。

CH₄+2O₂CO₂+2H₂O ①

2C₃H₆+9O₂6CO₂+6H₂O ②

因甲烷在燃烧前后体积不变，故反应后增加的物质的量只需通过②式便能建立满足条件的关系式，设丙烯的物质的量为y

2C₃H₆+9O₂6CO₂+6H₂O Δn

2 mol 1 mol

y mol 0.4 mol

又因为总物质的量增加随C₃H₆的含量减少而减少，所以有≤，y≤0.8，

因此时，可以同时满足两个条件。

故答案为。

答案：

练习册系列答案

一卷通AB卷快乐学习夺冠100分系列答案

N₂+3H₂

2NH₃

N₂+3H₂

催化剂

高温高压

2NH₃

．
②图A中氨气的体积分数为15.00%时，H₂的转化率=

24.45%

．
③图B中T=500°C，温度为450⁰C对应的曲线是

（选填字母“a“或“b”），选择的理由是

合成氨的正反应是放热反应，根据勒夏特列原理，其他条件不变，降低温度，化学平衡向放热反应方向移动

④由图象知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是

研制耐压设备（或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案）

（写出一条即可）．
（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
CH₄（g）+H₂O

CO（g）+3H₂（g）；△H=+QkJ/mol（Q＞0）
（3）一定温度下，在2L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表

时间/min	CH₄（mol）	H₂0（ mol）	CO （mol）	H₂ （mol）
0	0.40	1.00	0	0
5	X₁	X₂	X₃	0.60
7	Y₁	Y₂	0.20	Y₃
10	0.21	0.81	0.19	0.62

①分析表中数据，判断5?7min之间反应是否处于平衡状态

是

（填“是”或“否”），
前5min平均反应速率v（CH₄）=

0.02mol?min^-1

．
②反应在7～10min之间，CO的物质的量减少的原因可能是

（填字母）．
a?减少CH₄ b?降低温度c?增大压强d?充入H₂
③若保持温度不变，向1L容器中起始充入0.15mol CH₄.0.45mol H₂O．

0.05

mol CO、

0.15

mol H₂，达到平衡时CH₄的体积百分含量与第一次投料相同．

工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g ）+2H₂（g）?CH₃OH（g ）．图1表示反应过程中能量的变化情况：图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g ）的浓度随时间的变化情况．

请回答下列问题．
（1）在“图1”中，曲线

（填“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于

放热

（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）下列说法正确的是

（填字母序号）．
a．起始充入的CO为2mol
b．增大CO的浓度，CO的转化率增大
c．容器中压强恒定时，说明反应已达平衡状态
d．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1mol CO和2mol H₂，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）的值会变小
（3）从反应开始到达平衡，v（H₂）=

0.15

；该温度下CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化学平衡常数为

．若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应的化学平衡常数

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇的百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）的变化曲线，
要求画出压强不同的两条曲线（在曲线上标出p₁、p₂，且p₁＜p₂）

．

按要求完成下列各小题。

Ⅰ、CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH₄）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。

（1）已知某反应的平衡常数表达式为：

它所对应的化学方程式为：。

（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH₄和H₂O(g)组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔n(CH₄)/n(H₂O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₂ ____ X₁(填“=”“>”或“<”下同)

②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P₂_______P₁

（3）以CH₄、O₂为原料可设计成燃料电池：

①设装置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，假设放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为：

②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液,将CH₄改为C₆H₁₂O₆，则燃料电池的负极反应式为：

。

Ⅱ、（1）某温度(t℃)时，测得0.01mol·L^-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a︰V_b＝。

(2)在25℃时，将c mol·L^-1的醋酸溶液与0.02 mol·L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=____________________。

(08浙大附中模拟)在体积、温度都相同的条件下有下列反应：2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)。现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A、B的起始物质的量均为2mol，

Ⅱ.C、D的起始物质的量分别为2mol和6mol。以下叙述中不正确的是（）

A．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气的百分组成相同

B．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气的平均相对分子质量相同

C．达平衡时，Ⅰ途径的反应速率v_A等于Ⅱ途径的反应速率v_A

D．达平衡时，Ⅰ途径所得混合气的密度为Ⅱ途径所得混合气密度的1/2

(08上海嘉定区期末)甲烷蒸气转化反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g),工业上可利用

此反应生产合成氨原料气H₂。

已知温度、压强和水碳比[]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图：

图1（水碳比为3）图2（水碳比为3）图3（800℃）

（1）该反应平衡常数K表达式为________________________。

（2）降低反应的水碳比平衡常数K__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）;

升高温度，平衡向____________方向移动（选正反应或逆反应）。

（3）图2中，两条曲线所示温度的关系是：t₁_____t₂（选填>、=或<）；

图1中，在800℃、2MPa比1MPa时的甲烷含量_______（选填高、低或不变），

原因是____________________________________________________

（4）工业生产中使用镍作催化剂。但要求原料中含硫量小于5×10^-7%，其目的是？

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