(14分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上合成甲醇的反应原理为:CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g) ΔH,
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
|
①根据表中数据可判断ΔH 0 (填“>”、“=”或“<”)。
②在300℃时,将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中,此时反应将 。
A.向正方向移动 B.向逆方向移动 C.处于平衡状态 D.无法判断
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH= -1451.6 kJ·mol-1
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH= -566.0 kJ·mol-1
写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(3)以甲醇、氧气为原料,KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,则负极的电极反应式为 ,随着反应的不断进行溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)如果以该燃料电池为电源,石墨作两极电解饱和食盐水,则该电解过程中阳极的电极反应式为 ;如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L,溶液的pH为12(25℃下测定),则理论上消耗氧气的体积为 mL(标况下)。
(6分)在一定温度下,在容积为2L的容器内,某反应各物质(均为气体)的物质的量随反应时间的变化曲线如图,试回答下列问题:![]()
(1)若t1=5S,则前5S用M表示的反应速率为 。
(2)t2时,正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。
(3)下列说法正确的是( )
| A.t2时刻该反应达到平衡 |
| B.t3时刻该反应达到平衡 |
| C.反应开始时,生成物的浓度为0 |
| D.该反应的限度是可以改变的 |
(6分)一定温度下,向一固定容积的密闭容器中充入氢气和溴蒸气发生反应:H2(g)+Br2(g)
2HBr(g)。达到平衡状态后,下列说法中一定正确的是 ;能说明此反应达到平衡状态的是 。
| A.单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HBr |
| B.单位时间内生成n mol H2的同时生成n molBr2 |
| C.一个H-H键断裂的同时有两个H-Br键断裂 |
| D.[HBr]∶[H2]∶[Br2]=2∶2∶1 |
F.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
(14分) 在温度为373K时,将0.400 mol无色的N2O4气体通入4 L抽空
的密闭容器中,立刻出现红棕色,直至建立N2O4
2NO2 的平
衡。右图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度(纵坐标为N2O4的浓度,
横坐标为时间)(1)该反应的化学平衡常数表达式为K = 。此温度下,K值= 。![]()
(2)计算在0至20秒时间内,NO2的平均生成速率为 mol?L-1?s-1。
(3)下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。
| T/ K | 323 | 373 |
| K值 | 0.022 | ? |
(4)若其他条件不变,反应在373K时达到平衡后,将N2O4和NO2的浓度都增加至0.4mol/L,平衡将向 (填“正”或“逆”)反应方向移动。
(5) 反应在373K时达到平衡时,N2O4的转化率=_________________,若将反应容器的容积缩小为原来的一半,则N2O4的转化率将_________(选填“增大”,“减小”或“不变”)
(14分)工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:![]()
![]()
![]()
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)__________。
| A.生成 |
| B.混合气体的密度不变 |
| C.混合气体的相对平均分子质量不变 |
| D. |
(2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下,将
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________。
a. 升温 b. 加入催化剂 c. 增加CO的浓度
d. 恒容下加入
(4)在250℃时,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量浓度见下表:
| CO | ||
| 0.5 mol·L—1 | 2mol·L—1 | 6mol·L—1 |
(5)如图1所示,甲为恒容密闭容器,乙为恒压密闭容器。在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的H2和CO,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生上述反应,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CO的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CO的转化率随时间变化的图像。