题目内容

【题目】CH4H2O(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“< > =”)。

2T ℃时,向2L密闭容器中投入2mol CH41.5mol 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 CH41 mol H2O(g)3 mol CO2 mol H2,则反应的v()___v() (选填“< >”或“=)

4)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器III、Ⅲ中,均分别充入1molCO 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TlT2T3且恒定不变。当反应均进行到5minH2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。

5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______(填序号)。

0-5 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 > 0.067 mol/Lmin

【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,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:>

2T ℃时,向2L密闭容器中投入2 mol CH41.5mol 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

3T ℃时,向1 L密闭容器中投入2 mol CH41 mol H2O(g)3 mol CO2 mol H2,则此刻反应的浓度商<K,则反应向正反应方向进行,v()>v()

故答案为:>

4)①三个容器的反应温度分别为TlT2T3且恒定不变,当反应均进行到5minH2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,升温平衡逆向移动,氢气含量最大;
故答案为:

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

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,CO转化率最大;

故答案为:

练习册系列答案
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【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

NaCl溶液

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

水溶液中不稳定,酸性条件下易歧化为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“a极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是______

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:______

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