题目内容

16.一定条件下,反应:6H2+2CO2?C2H5OH+3H2O的数据如图所示下列说法正确的是(  )

A.该反应的△H>0B.达平衡时,3v(H2=v(CO2
C.a点对应的H2的平衡转化率为90%D.b点对应的平衡常数K值大于c点

分析 由图象可知升高温度CO2的转化率降低,说明平衡逆向移动,在反应中通入氢气,平衡正向移动,CO2转化率增大,a点时CO2的转化率为60%,结合n(H2):(CO2)=2利用三段式法计算,

解答 解:A.根据图可知,随着温度的升高二氧化碳的转化率下降,平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,△H<0,故A错误;
B.根据速率之比等于计量数之比可知,达平衡时,v(H2=3v(CO2,故B错误;
C.设起始H2为2mol,则CO2为1mol,
                6H2 +2CO2?C2H5OH+3H2O
起始(mol) 2     1      0    0
转化(mol)1.8   0.6
平衡(mol)0.2   0.4
H2的平衡转化率为$\frac{1.8}{2}$×100%=90%,故C正确;
D.b点温度高于c点,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以b点的平衡常数小于c点,故D错误.
故选C.

点评 本题考查化学平衡的计算,为高频考点,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,注意把握曲线的意义和题给信息,难度不大.

练习册系列答案
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4.NH3和CO2是两种重要的化工原料.
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应:N2+3H2?2NH3.该可逆反应达到化学平衡的标志是bd(填正确选项的编号).
a.3v(H2=2v(NH3
b.单位时间生成mmolN2的同时消耗3mmolH2
c.混合气体的密度不再随时间变化   
d.$\frac{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}{{c}^{2}(N{H}_{3})}$不再随时间变化
(2)CO2和NH3可用于合成尿素[CO(NH22],反应原理如下::
①CO2(g)+2NH3(g)=H2NCOONH4(s),△H=-159.47kJ/mol
②H2NCOONH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=+28.49kJ/mol,
若总反应放热261.96kJ,则反应的CO2是2mol.
(3)最近科学家们研制成功一种新型催化剂,将CO2转变为甲烷.在1.01×l05Pa、300℃条件下,CO2与H2以1:4体积比发生该反应,平衡时CO2转化率达90%.
①此反应的化学方程式是CO2+4H2$?_{新型催化剂}^{300℃}$CH4+2H2O;
②如图为一定条件下,在体积为VL的反应容器中发生①反应时,CH4物质的量与反应时间的变化关系.反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{H}_{4}){c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{4}({H}_{2})}$,正反应是放热反应(填“放热反应”或“吸热反应”);300℃时,从反应开始至恰好达到平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是$\frac{4{n}_{A}}{V{t}_{A}}$mol/(L•min)(用nA、tA、V表示).500℃时,若将处于平衡状态的反应容器体积增加到2V L,化学平衡将向逆反应(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断的理由是反应容器体积增大,压强减小,化学平衡向气体体积增大的方向进行,逆反应是气体体积增大的反应.
8.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一.研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,分别生成CH3OH和CO.反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ•mol-1   I
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2   II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)
543Cat.112.342.3
543Cat.210.972.7
553Cat.115.339.1
553Cat.212.071.6
【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1
②H2O(l)═H2O(g)△H3=44.0kJ•mol-1
请回答(不考虑温度对△H的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;反应II的△H2=+41.2kJ•mol-1
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有CD.
A.使用催化剂Cat.1B.使用催化剂Cat.2C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的浓度   E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是表中数据表明此时未达到平衡,不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响.
(4)在图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和由Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图.
(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在阴极,该电极反应式是CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O.

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