4.甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一,通过下列反应可以制备甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(l)△H
(1)已知:计算上述反应的△H=-128.1 kJ•mol-1.
(2)在容积可变的密闭容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)进行CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)生
成CH3OH(g),H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图1所示.
①该反应的△S<0,图中的T1<T2(填“<”、“>”或“=”).
②当达到平衡状态A 时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为4,若达到平衡状态B 时,则容器的体积V(B)=0.4 L.
③在该容器中,下列措施可增加甲醇产率的是B.
A.升高温度 B.从平衡体系中及时分离CH3OH C.充入He D.再充入0.5mol CO和1mol H2
(3)在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO(g)和6molH2(g)生成CH3OH(g)反应时间与物质的量浓度的关系如图2所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率0.16mol/(L•min);若15分钟时升高体系温度,在20分钟时达到新平衡,此时氢气的转化率为33.3%,请在图2中画出15-25分钟c (CO)的变化曲线.
| 化学式 | H2(g) | CO(g) | CH3OH(l) |
| 标准燃烧热(25℃) △H/kJ•mol-1 | -285.8 | -283.0 | -726.5 |
(2)在容积可变的密闭容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)进行CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)生
成CH3OH(g),H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图1所示.
①该反应的△S<0,图中的T1<T2(填“<”、“>”或“=”).
②当达到平衡状态A 时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为4,若达到平衡状态B 时,则容器的体积V(B)=0.4 L.
③在该容器中,下列措施可增加甲醇产率的是B.
A.升高温度 B.从平衡体系中及时分离CH3OH C.充入He D.再充入0.5mol CO和1mol H2
(3)在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO(g)和6molH2(g)生成CH3OH(g)反应时间与物质的量浓度的关系如图2所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率0.16mol/(L•min);若15分钟时升高体系温度,在20分钟时达到新平衡,此时氢气的转化率为33.3%,请在图2中画出15-25分钟c (CO)的变化曲线.
3.
乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应:
(1)已知:
计算上述反应的△H=+124 kJ•mol-1.
(2)一定温度下,将a mol乙苯加入体积为V L的密闭容器中,发生上述反应,反应时间与容器内气体总压强的数据如下表.
①平衡时,容器中气体物质的量总和为1.4amol,乙苯的转化率为40%.
②计算此温度下该反应的平衡常数K$\frac{4a}{15V}$.
(3)实际生产时反应在常压下进行,且向乙苯蒸气中掺入水蒸气,利用热力学数据计算得到温度和投料比M对乙苯平衡转化率的影响可用右图表示.[M=n(H2O)/n(乙苯)]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小:KA<KB
②图中投料比(M1、M2、M3)的大小顺序为M1>M2>M3.
③某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯.保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO.新工艺的特点有①②③④(填编号).
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用.
(1)已知:
化学键 | C-H | C-C | C=C | H-H |
| 键能/kJ•molˉ1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
(2)一定温度下,将a mol乙苯加入体积为V L的密闭容器中,发生上述反应,反应时间与容器内气体总压强的数据如下表.
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 总压强/100kPa | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 |
②计算此温度下该反应的平衡常数K$\frac{4a}{15V}$.
(3)实际生产时反应在常压下进行,且向乙苯蒸气中掺入水蒸气,利用热力学数据计算得到温度和投料比M对乙苯平衡转化率的影响可用右图表示.[M=n(H2O)/n(乙苯)]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小:KA<KB
②图中投料比(M1、M2、M3)的大小顺序为M1>M2>M3.
③某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯.保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO.新工艺的特点有①②③④(填编号).
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用.
1.氢气是一种清洁能源.科学家探究太阳能制氢技术,设计流程图如图1:

信息提示:以下反应均在150℃发生
2HI(aq)?H2(g)+I2(g )△H1
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)△H2
2H2SO4(l)?2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)△H3
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H4
请回答下列问题:
(1)△H4与△H1、△H2、△H3之间的关系是:△H4=2△H1+2△H2+△H3.
(2)该制氢气技术的优点是物质循环利用,能源来自太阳能,无污染且取之不尽用之不竭(两个要点,一个是物质循环、一个是能量),若反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)在150℃下能自发进行,则△H<0(填“>”,“<”或“=”).
(3)在某温度下,H2SO4在不同催化剂条件下分解产生氧气的量随时间变化如图2所示.则下列说法正确的是BD.
A.H2SO4分解反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea( B )>Ea(C )
B.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明该反应已经达到平衡
C.0~4小时在A催化剂作用下,H2SO4分解的平均速率v(O2)=1250mol•h-1
D.不同催化剂的催化效果不同,是因为活化分子百分数不相同
(4)对于反应:2HI(g)?H2(g)+I2(g),在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表:
①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为:$K=\frac{0.108×0.108}{{{{0.784}^2}}}$.
②上述反应中,正反应速率为v正=k正•x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆•x(H2)•x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为k逆=$\frac{K正}{K}$(以K和k正表示).若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=1.95×10-3min-1
③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用图3表示.当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为A、E(填字母)
0 160401 160409 160415 160419 160425 160427 160431 160437 160439 160445 160451 160455 160457 160461 160467 160469 160475 160479 160481 160485 160487 160491 160493 160495 160496 160497 160499 160500 160501 160503 160505 160509 160511 160515 160517 160521 160527 160529 160535 160539 160541 160545 160551 160557 160559 160565 160569 160571 160577 160581 160587 160595 203614
信息提示:以下反应均在150℃发生
2HI(aq)?H2(g)+I2(g )△H1
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)△H2
2H2SO4(l)?2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)△H3
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H4
请回答下列问题:
(1)△H4与△H1、△H2、△H3之间的关系是:△H4=2△H1+2△H2+△H3.
(2)该制氢气技术的优点是物质循环利用,能源来自太阳能,无污染且取之不尽用之不竭(两个要点,一个是物质循环、一个是能量),若反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g)在150℃下能自发进行,则△H<0(填“>”,“<”或“=”).
(3)在某温度下,H2SO4在不同催化剂条件下分解产生氧气的量随时间变化如图2所示.则下列说法正确的是BD.
A.H2SO4分解反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea( B )>Ea(C )
B.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明该反应已经达到平衡
C.0~4小时在A催化剂作用下,H2SO4分解的平均速率v(O2)=1250mol•h-1
D.不同催化剂的催化效果不同,是因为活化分子百分数不相同
(4)对于反应:2HI(g)?H2(g)+I2(g),在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表:
| t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
| x(HI) | 1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 |
| x(HI) | 0 | 0.60 | 0.73 | 0.773 | 0.780 | 0.784 |
②上述反应中,正反应速率为v正=k正•x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆•x(H2)•x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为k逆=$\frac{K正}{K}$(以K和k正表示).若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=1.95×10-3min-1
③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用图3表示.当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为A、E(填字母)