(8分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ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 |
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______(填序号字母)。
A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
B.2v(H2)(正)= v(CO)(逆)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
已知:N2O4(g)
2NO2(g) ΔH="+57.20kJ" · mol-1
在100℃时,将0.100molN2O4气体充入1L恒容抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据:
| 时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
| c(N2O4) /mol··L-1 | 0.100 | c1 | 0.050 | c3 | c4 |
| c(NO2) /mol·L-1 | 0.000 | 0.060 | c2 | 0.120 | 0.120 |
(1) 该反应的平衡常数表达式为 ______;从表中数据分析:
c1 c2 (填“>” 、“<” 或“="”" )。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内压强不再发生变化
B.NO2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗n mol N2O4的同时生成2n mol NO2
E.反应体系中NO2、N2O4的体积比为1:2
(3)若起始时充入NO2气体0.200mol,则达到平衡时NO2气体的转化率为a;其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是 (填字母)。
A.降低温度
B.减小NO2的浓度
C.升高温度
D.增加NO2的浓度
E.再充入一定量的He
(9分) 在一定体积的密闭容器中,进行如下可逆化学反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
| t℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= ;
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分)。
A.容器中压强不变 B.混合气体中 c(CO)不变
C.V正(H2O)= V逆(H2O) D.c(CO2)= c(CO)
(3) 800℃时,反应CO(g)+H2O(g)
汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致: N2(g)+O2(g)?
2NO(g) ΔH>0,已知该反应在2 404 ℃ 时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率________。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志________。
| A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2 | B.混合气体密度不变 |
| C.混合气体平均相对分子质量不变 | D.2v(N2)正=v(NO)逆 |
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数______。(填“变大、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应___________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是____