10.一定温度下,l mol X和n mol Y在体积为2L的密闭容器中发生如下反应:X(g)+Y(g)?2Z(g)+M(s),5min后达到平衡,此时生成2a mol Z,建立平衡状态I,此时Y的体积分数为w%.下列说法正确的是( )
| A. | 用V(X)和V(Y)表示此反应的反应速率是:V(X)=V(Y)=(0.1-0.2a)mol•(L•min)-1 | |
| B. | 当混合气体的质量不再发生变化时,说明反应达到平衡状态,此时气体总量为(1+n)mol | |
| C. | 若建立平衡I的起始时n=1,维持温度和体积不变,向平衡I的体系中再加入cmolZ和dmolM[其中c>0的任意值,d≥(1-a)mol],达到平衡状态II,此时Y的体积分数一定为w% | |
| D. | 维持温度和体积不变,向上述平衡体系中再充入l mol X和n mol Y,此时v(正)增大,v(逆)减小,平衡正向移动,再次达到平衡时,Z的物质的量浓度为2a mol/L,M的物质的量为2a mol |
6.开发清洁能源是当今研究的热点问题.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用,工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3.工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度230~280℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-99kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ•mol-1
(1)催化反应室中的总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),计算△H=-262.7kJ•mol-1.反应原料来自煤的气化.已知该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c({H}_{2})•c(CO)}{c({H}_{2}O)}$,每生成1mol H2需要吸收131.3kJ的热量.写出该反应的热化学方程式C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ•mol-1.
(2)在该条件下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=0.6mol•L-1,c(H2)=1.4mol•L-1,8min后达到平衡,CO的转化率为50%,则8min内H2的平均反应速率为0.075mol•L-1•min-1.
(3)在t℃时,反应②的平衡常数为400,此温度下,在1L的密闭容器中加入一定的甲醇,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
此时刻v正>v逆(填“>”“<”或“=”),平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是1.2mol•L-1.
(4)在(1)小题中催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),CO的平衡转化率a(CO)与温度、压强的关系如图1所示,图中X代表温度(填“温度”或“压强”)判断的理由是图中表明随着X增大,CO的平衡转化率减小;如果X表示压强,压强增大,平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率增大,不符合条件;如果X表示温度,温度升高,平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率减小,符合条件

(5)在催化剂的作用下同时进行三个反应,发现随着起始投料比$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$的改变,二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势.试解释二甲醚产率和甲醇产率变化的原因:当投料比小于1时,随着c(H2)增大,反应①的平衡正向移动,CO转化率增大,因此二甲醚和甲醇的产率增大;当投料比大于1时,随着c(H2)增大,反应③被抑制,c(H2O)增大,最终抑制反应②,因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小.
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-99kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ•mol-1
(1)催化反应室中的总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),计算△H=-262.7kJ•mol-1.反应原料来自煤的气化.已知该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c({H}_{2})•c(CO)}{c({H}_{2}O)}$,每生成1mol H2需要吸收131.3kJ的热量.写出该反应的热化学方程式C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ•mol-1.
(2)在该条件下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=0.6mol•L-1,c(H2)=1.4mol•L-1,8min后达到平衡,CO的转化率为50%,则8min内H2的平均反应速率为0.075mol•L-1•min-1.
(3)在t℃时,反应②的平衡常数为400,此温度下,在1L的密闭容器中加入一定的甲醇,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
| 物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| c(mol•L-1) | 0.46 | 1.0 | 1.0 |
(4)在(1)小题中催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),CO的平衡转化率a(CO)与温度、压强的关系如图1所示,图中X代表温度(填“温度”或“压强”)判断的理由是图中表明随着X增大,CO的平衡转化率减小;如果X表示压强,压强增大,平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率增大,不符合条件;如果X表示温度,温度升高,平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率减小,符合条件
(5)在催化剂的作用下同时进行三个反应,发现随着起始投料比$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$的改变,二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势.试解释二甲醚产率和甲醇产率变化的原因:当投料比小于1时,随着c(H2)增大,反应①的平衡正向移动,CO转化率增大,因此二甲醚和甲醇的产率增大;当投料比大于1时,随着c(H2)增大,反应③被抑制,c(H2O)增大,最终抑制反应②,因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小.
3.美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图.

(1)此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$;反应的平衡常数随温度的变化如表:
从表中可以推断:此反应是放(填“吸”、“放”)热反应.在830℃下,若开始时间向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1mol,则达到平衡后CO的转化率为50%.
(2)此流程的第Ⅱ步反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),在830℃,以表格的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有B(填实验编号)
(3)如图表示第Ⅱ步反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,下列说法中正确的是A.

A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度 C.t3时增大了压强.
0 160314 160322 160328 160332 160338 160340 160344 160350 160352 160358 160364 160368 160370 160374 160380 160382 160388 160392 160394 160398 160400 160404 160406 160408 160409 160410 160412 160413 160414 160416 160418 160422 160424 160428 160430 160434 160440 160442 160448 160452 160454 160458 160464 160470 160472 160478 160482 160484 160490 160494 160500 160508 203614
(1)此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$;反应的平衡常数随温度的变化如表:
| 温度/℃ | 400 | 500 | 830 | 1000 |
| 平衡常数K | 10 | 9 | 1 | 0.6 |
(2)此流程的第Ⅱ步反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),在830℃,以表格的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有B(填实验编号)
| 实验编号 | n(CO) | n(H2O) | n(H2) | n(CO2) |
| A | 1 | 5 | 2 | 3 |
| B | 2 | 2 | 1 | 1 |
| C | 0.5 | 2 | 1 | 1 |
A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度 C.t3时增大了压强.