題目列表(包括答案和解析)
(12分)能源短缺是人類社會面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,該反應(yīng)在300℃,5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行,則ΔH 0,△S 0(填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa條件下,將0.20mol的 CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)過程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。
①在0~2min內(nèi),以H2表示的平均反應(yīng)速率為 mol·L-1·s-1 。
②列式計(jì)算300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 。
③300℃時(shí),將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時(shí)反應(yīng)將 。
A.向正方向移動(dòng) B.向逆方向移動(dòng) C.處于平衡狀態(tài) D.無法判斷
④下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
A.壓縮容器體積 B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它條件不變,使反應(yīng)在500℃下進(jìn)行,在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖。
(12分)能源短缺是人類社會面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,該反應(yīng)在300℃,5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行,則ΔH 0,△S 0 (填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa條件下,將0.20mol的 CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)過程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。
①在0~2min內(nèi),以H2表示的平均反應(yīng)速率為 mol·L-1·s-1 。
②列式計(jì)算300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 。
③300℃時(shí),將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時(shí)反應(yīng)將 。
A.向正方向移動(dòng) B.向逆方向移動(dòng) C.處于平衡狀態(tài) D.無法判斷
④下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
A.壓縮容器體積 B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它條件不變,使反應(yīng)在500℃下進(jìn)行,在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖。
【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)可知△S小于0,因?yàn)榉磻?yīng)在300℃,5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行,所以根據(jù)△G=△H-T·△S可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
(2)①反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化量來表示,根據(jù)圖像可知反應(yīng)進(jìn)行到2min時(shí)甲醇
的濃度不再發(fā)生變化,平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量是0.04mol,則消耗氫氣是0.08mol,所以在0~2min
內(nèi),以H2表示的平均反應(yīng)速率為。
②平衡時(shí)氫氣的濃度是,CO的平衡濃度是
,所以該溫度下的平衡常數(shù)為
。
③300℃時(shí),將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時(shí)它們的濃度分別為0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L,因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/2012062012145351643071/SYS201206201216220789334828_ST.files/image007.png">>4,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
④壓縮體積,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。選項(xiàng)B是降低生成物濃度,平衡也向正反應(yīng)方
向移動(dòng)。充入He,使體系總壓強(qiáng)增大,但物質(zhì)但濃度沒有變化,所以平衡不移動(dòng)。再充入0.20mol
CO和0.58mol H2,相當(dāng)于增大體系的壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以答案是ABD。
(3)因?yàn)榉磻?yīng)是放熱反應(yīng),所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),但反應(yīng)速率會加快,所以圖
像為
二甲醚(CH3OCH3)具有優(yōu)良的燃燒性能,被稱為21世紀(jì)的“清潔能源”.一步法合成二甲醚是以合成氣(CO/H2)為原料,在一定溫度、壓強(qiáng)和催化劑作用下進(jìn)行,反應(yīng)器中發(fā)生了下列反應(yīng):
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH1=90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH2=23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH3=41.2 kJ·mol-1
(1)–步法合成二甲醚的總反應(yīng)可表示為3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),該反應(yīng)的AH=________.平衡常數(shù)表達(dá)式為________.
(2)另一種合成二甲醚的方法稱為“二步法”,該工藝為讓反應(yīng)①和反應(yīng)②分別在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行,無反應(yīng)③發(fā)生,而“一步法”的反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率,原因是________.
(3)由CO2加氫直接合成二甲醚可以消除過度CO2排放對環(huán)境的影響.當(dāng)在合成反應(yīng)器中加入碳?xì)浔萚n(CO2)/n(H2)]為1∶3的混合氣體,在二定條件下反應(yīng)得到二甲醚和水蒸氣,實(shí)現(xiàn)了CO2的減排目的.該反應(yīng)的反應(yīng)方程式為________;判斷該反應(yīng)在一定溫度下,體積恒定的密閉容器中下列不能作為達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________
A.容器的密度不變
B.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
C.平均摩爾質(zhì)量保持不變
D.單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol CO2,同時(shí)消耗1 mol二甲醚
(4)以二甲醚為燃料的燃料電池工作原理如圖所示:則正極為________(填A(yù)極或B極),寫出A電極反應(yīng)式________
53(W3-W1) |
22W2 |
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