题目内容
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) 。反应过程中生成甲醇的物质的量与温度、时间的变化曲线如图所示
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根据题意完成下列各题:
(1)在300℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= (用 nA 和tA 表示)。
(2)根据图示曲线判断合成甲醇的反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,理由是 。
(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.正、逆反应速率均加快 B.CO的浓度减少
C.甲醇的物质的量减少 D.重新平衡时n(CH3OH) / n(H2)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)
(1)2nA/3tAmol/(L·min) (2分)
(2) 放热(1分) 因为500℃比300℃达到平衡时甲醇的物质的量少(1分)
(3)A B (2分)
(4)Cu2O+CO
2Cu+CO2 (2分)
解析:
(1)300℃达平衡时,生成甲醇的物质的量为nA mol,则消耗H2的物质的量为2 nA mol,H2的浓度变化为2nA/3mol/L,所以v(H2)=2nA/3tAmol/(L·min)。
(2)见答案。
(3)因为合成甲醇的反应中各物质均为气体,所以将体积压缩,各物质浓度、正逆反应速率均增大。而正反应方向为气体体积减小的方向,所以平衡向正反应方向移动,平衡时n(CH3OH) / n(H2)增大。
(4)反应体系中含少量CO2会抑制Cu2O+CO
2Cu+CO2反应向正向进行,可以保证催化剂Cu2O的量不变。