9.能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景,因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料.
工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).圖1表示反應(yīng)中能量的變化;圖2表示一定溫度下,在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化圖.
請回答下列問題:

(1)在“圖1”中,曲線b (填“a”或“b”)表示使用了催化劑;該反應(yīng)屬于放熱 (填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng).
(2)根據(jù)“圖2”判斷,下列說法不正確的是AB.
A.起始充入的CO為1mol   
B.增加CO濃度,CO的轉(zhuǎn)化率增大
C.容器中壓強恒定時,反應(yīng)已達平衡狀態(tài)
D.保持溫度和密閉容器容積不變,再充入1mol CO和2mol H2,再次達到平衡時$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(CO)}$會增大
(3)從反應(yīng)開始到建立平衡,v(H2)=0.15mol•L-1•min-1;該溫度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為12L2•mol-2.若保持其他條件不變,向平衡體系中再充入0.5mol CO、1molH2、1.5molCH3OH,此反應(yīng)進行的方向為平衡不移動 (填“正反應(yīng)方向”或“逆反應(yīng)方向)”.
(4)請在“圖3”中畫出平衡時甲醇蒸氣百分含量(縱坐標(biāo))隨溫度(橫坐標(biāo))變化的曲線,要求畫壓強不同的2條曲線(在曲線上標(biāo)出p1、p2,且p1>p2).

分析 (1)根據(jù)活化能的大小判斷;根據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量判斷;
(2)A、由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時CO的量來分析;
B、增加CO濃度,會促進氫氣的轉(zhuǎn)化,但本身的轉(zhuǎn)化率降低;
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強不等的反應(yīng);
D、再充入1molCO和2molH2,體積不變,則壓強增大,平衡正向移動;
(3)由圖2計算用CO表示的反應(yīng)速率,再利用反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比來計算氫氣的反應(yīng)速率,利用各物質(zhì)平衡的濃度來計算化學(xué)平衡常數(shù);比較QC與K的大小,然后判斷反應(yīng)進行的方向;
(4)根據(jù)溫度和壓強對該反應(yīng)的影響來分析.

解答 解:(1)加入催化劑,可降低反應(yīng)的活化能,由圖象可知b活化能較低,應(yīng)加入催化劑,反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,則反應(yīng)為放熱反應(yīng),
故答案為:b;放熱;
(2)A、由圖2可知生成0.75mol/LCH3OH,則反應(yīng)了0.75mol/LCO,平衡時有0.25mol/LCO,即CO的起始物質(zhì)的量為(0.75mol/l+0.25mol/L)×2L=2mol,故A錯誤;
B、增加CO濃度,會促進氫氣的轉(zhuǎn)化,氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,但CO的轉(zhuǎn)化率減小,故B錯誤;
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強不等的反應(yīng),則壓強不變時,該反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故C正確;
D、再充入1molCO和2molH2,體積不變,則壓強增大,平衡正向移動,再次達到平衡時$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(CO)}$會增大,故D正確;
故答案為:AB;
(3)由圖2可知,反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,10min時達到平衡,
則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L-1•min-1,
因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,則v(H2)=0.075mol•L-1•min-1×2=0.15mol•L-1•min-1;
                    CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
開始(mol/L) 1           2                  0
轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.75     1.5              0.75
平衡(mol/L) 0.25     0.5              0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)K═$\frac{0.75mol/L}{0.25mol/L×(0.5mol/L)^{2}}$=12L2•mol-2;
Qc=$\frac{\frac{1.5}{2}}{\frac{0.5}{2}×(\frac{1}{2})^{2}}$=12=K,達平衡狀態(tài),平衡不移動;
故答案為:0.15mol•L-1•min-1;12L2•mol-2; 平衡不移動;
(4)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,
則溫度越高,逆向反應(yīng)進行的程度越大,甲醇的含量就越低,
壓強增大,反應(yīng)正向進行的程度大,則甲醇的含量高,則圖象為
,故答案為:

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及能量變化,學(xué)生應(yīng)注意圖象的利用來分析解決問題,圖象中的信息是解答本題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2016-2017學(xué)年甘肅省高二上10月月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

常溫時0.05mol/L的Ba(OH)2溶液,pH為 ( )

A.12.7 B.12.0 C.13.0 D.13.7

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2017屆重慶一中高三上學(xué)期第二次月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:選擇題

材料、能源、信息、環(huán)境與化學(xué)關(guān)系密切,下列說法不正確的是

A.我們使用合金是因為它比純金屬具有更優(yōu)良的機械性能

B.鋼化玻璃、有機玻璃、石英玻璃均屬于硅酸鹽材料

C.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑,既能殺菌消毒又能凈水

D.高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維遇強堿會“斷路”

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

17.(1)將1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容積固定為10L的反應(yīng)容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CH4 ( g )+H2O ( g )?CO ( g )+3H2 ( g ),測得在一定的壓強下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1.

①該反應(yīng)的△H>0(填“>”“<”或“=”)
②假設(shè)100℃時達到平衡所需的時間為3min,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.05mol/(L•min).
③100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值為0.0225.
④可用來判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有AEF(填字母).
A.CO的含量保持不變                  B.CH4濃度與CO濃度相等
C.ν(CH4)=3ν(H2)              D.混合氣體的密度保持不變
E.混合氣體的總物質(zhì)的量保持不變       F.混合氣體的壓強度保持不變
(2)生成甲醇的反應(yīng):CO (g)+2H2 (g)?CH3OH (g)△H=-129.0kJ/mol,按照相同的物質(zhì)的量投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖2所示.下列說法正確的是CD(填字母).
A.溫度:T1>T2>T3
B.正反應(yīng)速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù):K(a)>K(c); K(b)=K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)>M(c); M(b)>M(d)
(3)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法之一為:甲醇蒸氣重整法.該法中的一個主要反應(yīng)為CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),此反應(yīng)能自發(fā)進行的原因是該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng)..

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.向2L密閉容器中通入amol氣體A和bmol氣體B,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):x A(g)+yB(g)?pC(g)+qD(g)已知:平均反應(yīng)速率Vc=$\frac{1}{2}$Va,反應(yīng)2min時A的濃度減少了$\frac{1}{3}$,B的物質(zhì)的量減少了$\frac{a}{2}$mol,有a mol D生成.回答下列問題:
1、化學(xué)反應(yīng)方程式中,x=2,y=3,p=1,q=6
2、如果只升高反應(yīng)溫度,其他反應(yīng)條件不變,平衡時D為 1.5a mol  則該反應(yīng)的△H< 0;(填“>、<或=”)
3、如果其他條件不變,將容器的容積變?yōu)?L,進行同樣的實驗,則與上述反應(yīng)比較:
①反應(yīng)速率增大(填:“增大”“減小或“不變”).
②平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減。ㄌ睿骸霸龃蟆薄皽p小或“不變”)理由是壓強增大,平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率減。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列各電離方程式中,書寫正確的是( 。
A.H2S?2H++S2-B.KHSO4?K++H++SO42-
C.Al(OH)3?Al3++3OH-D.HClO═H++ClO-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

1.抗酸藥作用是:其有效成分都能中和胃里過多的鹽酸,緩解胃部不適,其主要成分時能中和鹽酸的化學(xué)物質(zhì),如氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸氫鈉,寫出它們?nèi)叻謩e和鹽酸的反應(yīng)方程式:
(1)Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O;
(2)Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;
(3)HCO3-+H+=CO2↑+H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列事實不能用平衡移動原理解釋的是( 。
A.工業(yè)合成氨時選擇500℃
B.配制FeCl3溶液時加入少量的鹽酸
C.在Na2CO3溶液中,由水電離出的c(OH-)>1×10-7mol/L
D.AgCl在水中的溶解度大于在飽和NaCl溶液中的溶解度

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.今有a•鹽酸  b•硫酸  c•醋酸三種酸:
(1)若物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L-1,則三種酸溶液的pH由大到小的順序是c>a>b;(用a、b、c表示,下同)
(2)若三種酸的pH相同,則三種酸溶液的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是c>a>b.
(3)在同體積、同濃度的三種酸中,分別加入等濃度的NaOH溶液,則恰好中和時所消耗的NaOH溶液的體積由大到小的順序是b>a=c.
(4)同體積、同pH的三種酸中,分別加入等濃度的NaOH溶液,則恰好中和時所消耗的NaOH溶液的體積由大到小的順序是c>a=b.
(5)在同體積、同濃度的三種酸中,分別加入足量的鋅(Zn)充分反應(yīng)后,在相同條件下產(chǎn)生H2的體積由大到小的順序是b>a=c.
(6)在同體積、同pH的三種酸中,分別加入足量的鋅(Zn)充分反應(yīng)后,在相同條件下產(chǎn)生H2的體積由大到小的順序是a=b<c.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案