题目内容
【题目】随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放显减少10%,二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。
(1)在恒温,容积为1L恒容中,硫可以发生如下较化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1),请回答下列问题:
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①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:_________。,
②ΔH2=_________kJ·mol-1。
③在相同条件下,充入1molSO3和0.5mol的O2,则达到平衡时SO3的转化率为_______;此时该反应______(填“放出“或“吸收”)_______kJ的能量。
(2)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下40%~50%。
①CO2可转化成有机物实现碳循环。在休积为1L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。从3min到9min,v(H2)=_______mol/(L·min)
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②为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有_______ (填编号)。
A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
(3)工业上,CH3OH也可由CO2和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是______________。
温度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常数 | 667 | 13 | 1.9×10-2 | 2.4×10-4 | 1×10-5 |
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应△S<0
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO和0.2molH2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高
【答案】 S(s) +O2(g)=SO2(g) ΔH=-297 kJ/mo1 78.64 20% 吸收 19.66 0.125 B AC
【解析】(1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,故硫的燃烧热的热化学方程式为S(s) + O2(g)=SO2(g)△H=-297kJ/mol;
②根据2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,生成0.8mol SO3放出的能量为78.64 kJ,因此ΔH2=-78.64kJ·mol-1,故答案是78.64;
③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2,则与原来的初始量相同,所以两次平衡是等效平衡,即平衡时SO2为0.2mol,SO3为0.8mol,所以SO3转化了0.2mol,则达到平衡时SO3的转化率为
×100%=20%;已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-196.6kJ·mol-1,当反应逆向进行时反应热大小不变,符号相反,所以SO3转化为SO2时反应吸热,热量为196.6×
=19.66 kJ,故答案是:20%;吸收;19.66;
(2)①从3min到9min,v(CO2)=△c(CO2)÷△t=(0.50mol/L0.25mol/L)÷6min,则v(H2)=3v(CO2)=0.125mol/(L·min),故答案是:0.125;
②A.正反应放热,升高温度反应速率加快,平衡向逆反应方向进行,体系中气体的物质的量增加,A错误;
B.缩小容器体积压强增大,反应速率加快,平衡向正反应方向进行,体系中气体的物质的量减少,B正确;
C.再充入CO2气体反应速率加快,平衡向正反应方向进行,体系中气体的物质的量增加,C错误;
D.使用合适的催化剂不能改变平衡状态,D错误;
故答案选B。
(3)A.依据表格数据可知,随温度升高平衡常数减小,则正反应为放热反应,A正确;
B.由A可知正反应为放热反应,△H<0,正反应是体积减小的,则△S<0。根据△G=△H-T△S<0可知该反应在低温下能自发进行,B错误;
C、结合平衡三段式法列式计算,平衡常数等于生成物平衡浓度幂之积除以反应物平衡浓度幂之积,
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
起始量(mol/L) 0.1 0.2 0
变化量(mol/L) 0.05 0.1 0.05
平衡量(mol/L) 0.05 0.1 0.05
平衡常数K=
=100,C正确;
D、升温平衡逆向进行,此条件是催化剂活性最大,不是原料气的转化率高,D错误;
故答案选AC。
【题目】(1)在一体积为10 L的密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,在850 ℃时发生反应:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0。CO和H2O浓度变化如图所示,则0~4 min的平均反应速率v(CO)=_____________ mol/(L·min)。
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(2)t℃(高于850 ℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如表:
时间(min) | CO | H2O | CO2 | H2 |
0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
3 | c1 | c2 | c3 | c3 |
4 | c1 | c2 | c3 | c3 |
5 | 0.116 | 0.216 | 0.084 | |
6 | 0.096 | 0.266 | 0.104 |
①表中3~4 min时,反应处于_______________状态;c1数值_____________0.08 mol/L(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②反应在4~5 min时,平衡向逆方向移动,可能的原因是____________(填字母,下同),表中5~6 min时,数值发生变化,可能的原因是________________。
a.增加水蒸气b.降低温度
c.使用催化剂d.增加氢气浓度