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甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来...

甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

① CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)   △H1

② CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)       △H2

将0.20mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。

(1)已知在P1、100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用CH4表示的平均反应速率为______

(2)反应①的△H1____0,图中的P1______P2(填“<”、“=”或“>”)。

(3)在压强为0.1MPa条件下,将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则反应②的△H2____0,△S____0(填“<”、“=”或“>”)。

(4)根据题中给出的数据,计算反应①在100℃时的平衡常数值____________(写出计算过程及结果)

 

0.002mol/(L·min) > < < < 1.35×10-3(mol/L)2 【解析】(1)100℃时达到平衡时甲烷的转化率为0.5,则甲烷参加反应的物质的量=0.2mol×0.5=0.1mol,v(CH4)= =0.002mol/(L·min) (2)从图象分析,温度升高时甲烷的转化率增大,平衡正向移动,反应吸热,△H>0;由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为P1的CH4转化率高,平衡向正反应方向移动,反应为气体体积增大的反应,减小压强平衡向体积增大的方向移动,即P1<P2; (3)在压强为0.1MPa条件下,将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,反应后气体体积减少,故△S<0;又反应能自发进行,△H
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考点分析:
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(Ⅰ)如图所示,甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动,甲中充入2molA和1molB,乙中充入2molC和1molHe,此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g); 反应达到平衡后,再恢复至原温度。回答下列问题:

(1)可根据__________现象来判断甲、乙都已达到平衡。

(2)达到平衡时,隔板K最终停留在0刻度左侧a处,则a的取值范围是____________

(3)若达到平衡时,隔板K最终停留在左侧刻度1处,则甲中C的物质的量为_____mol,乙中C的转化率________50%(填:>、<、=),此时,乙中可移动活塞F最终停留在右侧刻度________处(填下列序号:① <6  ② >6  ③ =6)

(Ⅱ)若一开始就将K、F固定,其它条件均不变,则达到平衡时:

(1)测得甲中A的转化率为b,则乙中C的转化率为_________

(2)假设乙、甲两容器中的压强比用d表示,则d的取值范围是_______________

 

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(1)SO2的催化氧化是硫酸工业的主要反应之一。现有标准状态下22.4LSO2气体,在500℃、V2O5催化下转化为SO3,若SO2的转化率为50%,放出热量为QKJ,则该反应的热化学方程式为____________.

(2)已知在SO2催化氧化前后混合气体中各成分的体积分数如图,则SO2的转化率为_______________

(3)恒温、恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生:A(g)+ 2B(g)C(g);开始加入3molA和5molB,体系体积为V升,平衡时可生成amolC,同样条件下,要使平衡时生成C为3.5amol,则开始时除加入5.5molB还需加入___________molA和_________molC。

 

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文献报道:利用氯化氢氧化反应一脱水耦合工艺,可用有机氯化工艺的副产品氯化氢为原料制备氯气,实现氯的循环利用,原理为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g).将HC1和O2分别以5种物质的量比:①1:1  ②2:1 ③4:1  ④6:1 ⑤8:1,向五个容积可变的容器中投料时,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线如图.

请回答下列问题:

(1)可以判断该反应已经达到化学平衡的是__. (填字母).

A.密闭容器中总压强不变   B.密闭容器中混合气体的密度不变

C.v(HCl)=2v(Cl2)     D.密闭容器中氯气的体积分数不变

(2)d曲线对应的投料比是__(填比值,从题干中选择,下同).有机工业需要含O2量低的氧气和氯化氢混合气体,可控制n(HCl):n(O2)=_______制备.

(3)该反应的平衡常数表达式为________

(4)若按b曲线对应的投料比进行反应,且温度为415℃,反应达到平衡时Cl2的体积分数为_______

 

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工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入lmol CO23mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)     H = —49.0 kJ·mol-1

测得CO2CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v( H2 )= ________ ,CO2的转化率=________

(2)该反应的平衡常数表达式k=  __________

(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_________________ (填编号)。

A.将H2O(g)从体系中分离       B.充入He(g),使体系压强增大

C.升高温度                      D.再充入lmolCO23molH2

 

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向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如下左图所示。右图为t2时刻后改变容器中条件,平衡体系中速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种条件,所用条件均不同。已知t3-t4阶段为使用催化剂。

(1)若t1=15s,则t0—t1阶段以C浓度变化表示的反应速率v(C)=_________________

(2)若t2—t3阶段,C的体积分数变小,此阶段v()_____________v()(填“>”“<”“=”)

(3)t4—t5阶段改变的条件为_________________,B的起始物质量为_________________

(4)t5—t6阶段容器内A的物质的量共减小0.03mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出该反应的热化学方程式_________________

 

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试题属性
  • 题型:简答题
  • 难度:困难

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