题目内容
【题目】CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g),该反应仅在高温下能自发进行。
(1)该反应的 ΔH ____0(填“<” “>” 或 “=”)。
(2)T ℃时,向2L密闭容器中投入2mol CH4和1.5mol H2O(g),发生上述反应,平衡时CH4的转化率为50%,该温度下反应的平衡常数K=_____。
(3) T ℃时,向1 L密闭容器中投入2 mol CH4、1 mol H2O(g)、3 mol CO、2 mol H2,则反应的v(正)___v(逆) (选填“<” “>”或“=”)
(4)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中,均分别充入1molCO 和2mo1H2发生反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1=-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。
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①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______(填序号)。
②0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_______。(保留两位有效数字)
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO转化率最高的是容器______。
【答案】> 13.5 > Ⅲ 0.067 mol/(Lmin) Ⅰ
【解析】
(1)根据反应前后气体物质的化学计量数的变化判断该反应的ΔS>0,且已知该反应仅在高温下能自发进行,根据ΔH-TΔS<0反应可自发进行,可知ΔH>0;
(2)根据已知信息列出三段式,计算平衡时刻各物质的浓度,进而计算平衡常数;
(3)计算此刻反应的浓度商,与平衡常数比较,判断反应进行的方向,从而确定正逆反应速率的大小;
(4)①温度越高,反应速率越快,则达到平衡时间越短,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态,最有可能是Ⅲ,升温平衡逆向移动,氢气含量最大;
②设反应生成的甲醇为x mol/L,根据已知信息可列出三段式,计算生成的甲醇的浓度,进而利用
计算用甲醇表示的化学反应速率;
③该反应为放热反应,温度越低,反应向正方向进行的程度越大,CO转化率越大。
(1)该反应的ΔS>0,已知该反应仅在高温下能自发进行,根据ΔH-TΔS<0反应可自发进行,可知ΔH>0;
故答案为:>;
(2)T ℃时,向2L密闭容器中投入2 mol CH4和1.5mol H2O(g),发生上述反应,平衡时CH4的转化率为50%,根据已知信息可列出三段式:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
开始(mol/L): 1 0.75 0 0
变化(mol/L): 0.5 0.5 0.5 1.5
平衡(mol/L): 0.5 0.25 0.5 1.5
则该温度下反应的平衡常数
;
故答案为:13.5;
(3)T ℃时,向1 L密闭容器中投入2 mol CH4、1 mol H2O(g)、3 mol CO、2 mol H2,则此刻反应的浓度商
<K,则反应向正反应方向进行,v(正)>v(逆);
故答案为:>;
(4)①三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变,当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示,温度越高反应速率越快,达到平衡时间越短,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态,最有可能是Ⅲ,升温平衡逆向移动,氢气含量最大;
故答案为:Ⅲ;
②设反应生成的甲醇为x mol/L,则可列出三段式:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
开始(mol/L):0.5 1 0
转化(mol/L):x 2x x
5min时(mol/L):0.5-x 1-2x x
到5min时,氢气的体积分数为0.4,则
,解得x=
,则容器I中用CH3OH
表示的化学反应速率
;
故答案为:0.067 mol/(Lmin);
③该反应为放热反应,温度越低,反应向正方向进行的程度越大,则当三个容器中的反应均达到平衡状态时,Ⅰ中CO转化率最大;
故答案为:Ⅰ。
【题目】某小组同学用如下装置电解食盐水,并对电解产物进行探究。
实验装置 | 电解质溶液 | 实验现象 | |
|
| a极附近 | b极附近 |
开始时,产生白色浑浊并逐渐增加,当沉入U形管底部时部分沉淀变为橙黄色;随后a极附近沉淀自下而上也变为橙黄色 | 产生无色气泡 | ||
资料显示:
①氯化亚铜(CuCl)为白色粉末,微溶于水;
②氢氧化亚铜(CuOH)为黄色不溶于水的固体,易脱水分解为红色的
;
③
水溶液中不稳定,酸性条件下易歧化为
和Cu;
④氢氧化铜可以溶于浓NaOH得到蓝色溶液.
经检验,b极产生的气体是
,b极附近溶液的pH______
填“增大”、“减小”、或“不变”
;铜丝a应与电源的______
填“正”或“负”
极相连。
同学们分析a极附近生成的白色浑浊是CuCl,则该极的电极反应式是______。
①橙黄色沉淀中含有
,则CuCl转化为
的原因是______
用方程式表示
;
②结合离子在溶液中的运动规律,解释“
同学们通过实验进一步证实沉淀中含有
:将橙黄色沉淀滤出洗涤后,滴加![]()
至过量,应观察到的现象是______。
同学们根据上述实验提出猜想:电解时,Cu做阳极先被氧化为
。为此,他们用Cu电极电解
NaOH溶液,实验时观察到阳极产生大量无色气泡,附近溶液变蓝,未见预期的黄色沉淀。根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论,并说明理由:______。