摘要: (1) (4) ①CH3OH ②O2+4e-+4H+2H2O (5) Al-3e-Al3+ Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑

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(23分)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H

(1)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°C

300°C

350°C

K

2.041

0.270

0.012

①由表中数据判断△H              0(填“>”、“=”或“<“)

②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为                    ,此时的温度为              。

(2)在100℃ 压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K=                      (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡                        (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数                   。(减小、增大、不变)

(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.恒容充入H2 

E.恒压充入惰性气体      F.分离出甲醇

(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)                      。

   A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等              

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.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:

容器

甲

乙

丙

反应物投入量

1molCO、2moL H2

1molCH3OH

2molCH3OH

平衡

时的

数据

CH3OH浓度(mol/L)

c1

c2

c3

反应的能量变化

akJ

bkJ

ckJ

体系压强(Pa)

p1

p2

p3

反应物转化率

α1

α2

α3

请选择正确的序号填空(不定项选择)

①c1、c2、c3的关系表达正确的为              

A.c3>2c1            B.c1<c3<2c1            C.c1=c2  

②a、b、c的关系表达正确的为             

A.c<2|△H|         B.a+b=|△H|          C.c=2b  

③p1、p2、p3的关系不正确的为             

A.p1=p2             B.p2<p3<2p2            C.p3>2p2  

④α1、α2、α3的关系表达不正确的为             

A.α1=α2              B.α3<α2              C.α1+α2=1   

 

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(8分)甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O(g)为原料,通过反应I和II来制备甲醇。

请回答下列问题:

(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反应室(容积为l00L),在一定条件下发生反应:

cCH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g)   I。

CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为         

②图中的P1           P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为           。

③该反应的H        0。(填“<”、“>”或“=”)

(2)在压强为0.1MPa条件下,a molCO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH30H(g)  H<0  Ⅱ。

①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是         (填序号)。

A.升高温度                                                          B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大                   D.再充人lmolCO和3 mol H2

②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中。

实验编号

T(℃)

n(CO)/n(H2)

p(MPa)

l

150

1/3

0.1

2

n

1/3

5

3

350

m

5

a.上表中剩余的实验条件数据:n=          ,m=           。

b.根据反应Ⅱ的特点,如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强=        MPa。

 

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(13分)

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)  △H= -92.4 kJ/mol   据此回答以下问题:

(1)合成氨工业采取的下列措施中,不能用勒沙特列原理解释的是        (填序号)。

①反应压强为20Mpa~50Mpa   ②500℃的高温    ③铁触媒作催化剂   ④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,未反应的N2、H2循环到合成塔中。

(2)一定条件下NH3的平衡体积分数随n(N2)变化如图所示[来源:ZXXK](T-温度)。则T2     T1(填>、=、<),判断的依据是:                                                                

(3)合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到。涉及反应信息如下:

反应一:C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)   平衡常数K1

反应二:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)  平衡常数K2

① K1的表达式:K1=                        

②将一定量的H2O(g)和CO(g)分别通入到体积为1L的密闭容器中,在不同条件下进行反应,得到以下三组数据:

实验组别

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol[来源:]

达到平衡所需时间/min

H2O

CO

H2

CO

1

650

1

2

0.8

1.2

5

2

900

0.5

1

0.2

0.8

3

3

T

a

b

c

d

t

(Ⅰ)实验1中,用CO2表示反应开始到平衡的平均反应速率为                   

(Ⅱ) 在实验3,当a=0.5、b=1时,要使c、d数据与实验2相同,且t<3,可以采取的措施为           (填序号)

A.其它条件不变温度T<900℃          B.其它条件不变温度T>900℃

C.充入一定量氖气                    D.使用高效催化剂

(Ⅲ)对于反应二,当升高温度时K2        (填“增大”、“减小”或“不变”)。

 

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