4.一定條件下,由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應(yīng):
反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H1
反應(yīng)2:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
反應(yīng)3:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3
其對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化的曲線如圖l所示.反應(yīng)1、3的活化能如圖2所示.

(1)則△H2小于△H3(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是曲圖l可知,隨著溫度升高,K1增大,則△H1>0,根據(jù)蓋斯定律得△H3=△H1+△H2,所以△H2<△H3..
(2)反應(yīng)1中△S1>0(填>、=或<=),指出有利于自發(fā)進行的溫度條件較高溫度(填“較高溫度”或:“較低溫度”)
(3)將體積比為1:1的H2和CO2充入容積可變密閉容器內(nèi),若只進行反應(yīng)反應(yīng)1,下列措施中能使平衡時$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$增大的是A(填序號)

A.升高溫度B.增大壓強C.充入一定量的CO2   D.再加入一定量鐵粉
(4)為了提高CO2和H2制備甲醇生產(chǎn)效率和產(chǎn)量;工業(yè)生產(chǎn)中通常采取的措施是使用催化劑、高壓、將產(chǎn)物液化分離、原料氣循環(huán)利用
(5)在溫度為300℃時,使-定量合適體積比為的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內(nèi)進行反應(yīng).該溫度下反應(yīng)2進行程度很小可看成不進行,請在圖3中畫出CO、CH3OH濃度隨時間變化至平衡的定性曲線圖.

分析 (1)曲圖l可知,隨著溫度升高,K1增大,K2、K3減小,則△H1>0,△H2<0、△H3<0,根據(jù)蓋斯定律得△H3=△H1+△H2,所以△H2<△H3;
(2)反應(yīng)1是吸熱反應(yīng),可自發(fā)進行,熵值必然增大,△S1>0,△G=△H-T△S,△G<0時,反應(yīng)可自發(fā)進行,△H>0,△S>0,只有當(dāng)T較大時,△G<0;
(3)$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$為平衡常數(shù)的表達式,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),據(jù)此選擇;
(4)為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量,從速率角度考慮,可增大壓強,升高溫度,使用催化劑,從平衡角度考慮,可增大壓強,減小生成物濃度,原料氣循環(huán)利用等,綜合考慮,可使用催化劑、高壓、將產(chǎn)物液化分離、原料氣循環(huán)利用等;
(5)CO為反應(yīng)1的生成物,隨著時間的加長,CO的濃度增大,達到平衡時不變,CH3OH的濃度開始增大,后因容器內(nèi)壓強減小,且反應(yīng)1生成的水都使反應(yīng)3的平衡逆向移動,CH3OH的濃度減小,據(jù)此畫圖.

解答 解:(1)曲圖l可知,隨著溫度升高,K1增大,K2、K3減小,則△H1>0,△H2<0、△H3<0,根據(jù)蓋斯定律得△H3=△H1+△H2,所以△H2<△H3,
故答案為:小于;曲圖l可知,隨著溫度升高,K1增大,則△H1>0,根據(jù)蓋斯定律得△H3=△H1+△H2,所以△H2<△H3;
(2)反應(yīng)1是吸熱反應(yīng),可自發(fā)進行,熵值必然增大.△S1>0.△G=△H-T△S,△G<0時,反應(yīng)可自發(fā)進行.△H>0,△S>0,只有當(dāng)T較大時,△G<0,故答案為:>;較高溫度;
(3)$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$為平衡常數(shù)的表達式,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡常數(shù)增大,故選A;
(4)為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量,從速率角度考慮,可增大壓強,升高溫度,使用催化劑.從平衡角度考慮,可增大壓強,減小生成物濃度.原料氣循環(huán)利用等,綜合考慮,可使用催化劑、高壓、將產(chǎn)物液化分離、原料氣循環(huán)利用等,
故答案為:使用催化劑、高壓、將產(chǎn)物液化分離、原料氣循環(huán)利用;
(5)CO為反應(yīng)1的生成物,隨著時間的加長,CO的濃度增大,達到平衡時不變.CH3OH的濃度開始增大,后因容器內(nèi)壓強減小,且反應(yīng)1生成的水都使反應(yīng)3的平衡逆向移動,CH3OH的濃度減小,據(jù)此畫出的圖為
故答案為:

點評 本題考查了蓋斯定律、平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系、影響反應(yīng)的方向的因素、反應(yīng)速率、平衡的影響因素在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用等,綜合性較強,難度中等,解題的關(guān)鍵要抓住外界條件對平衡的影響.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

14.A為只含有C、H、O三種元素的芳香烴衍生物,且苯環(huán)上只有兩個取代基.各物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示.

已知:D通過加聚反應(yīng)得到 E,E分子式為(C9H8O2n;H分子式為C18H16O6;I中除含有一個苯環(huán)外還含有一個六元環(huán).
(1)寫出A的分子式:AC9H10O3
(2)寫出I、E的結(jié)構(gòu)簡式:I;E;
(3)A+G→H的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)(或酯化反應(yīng));
(4)寫出A→F的化學(xué)方程式2+O22+2H2O;
(5)有機物A的同分異構(gòu)體只有兩個對位取代基,既能與Fe3+發(fā)生顯色反應(yīng),又能發(fā)生水解反應(yīng),但不能發(fā)生銀鏡反應(yīng).則此類A的同分異構(gòu)體有4種,其中一種在NaOH溶液中加熱消耗的NaOH最多.寫出該同分異構(gòu)體與NaOH溶液加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

15.已知:25℃時,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp[MgF2]=7.42×10-11,下列說法正確的是(  )
A.25℃時,飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)小
B.25℃時,在Mg(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能轉(zhuǎn)化為MgF2
C.25℃時,在等體積等濃度的氨水、NH4Cl溶液中,Mg(OH)2的Ksp前者小于后者
D.25℃時,在MgF2的懸濁液中通入少量的HF氣體,c(Mg2+)減小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.化學(xué)與生活、生產(chǎn)、能源等密切相關(guān),下列敘述不正確的是( 。
A.利用催化劑可將汽車尾氣中的NO、CO轉(zhuǎn)化為無毒的氣體
B.化石燃料的過量使用加劇了霧霾天氣及空氣中的PM2.5
C.小蘇打是制作饅頭和面包的膨松劑,還是治療胃酸過多的一種藥劑
D.蛋白質(zhì)溶液中加入飽和Na2SO4溶液或CuSO4溶液,析出固體原理相同

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.Mg3N2是一種在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛的離子化合物,呈微黃色,遇水發(fā)生水解反應(yīng),需密封保存.某化學(xué)興趣小組利用如下裝置制取氮氣,并用氮氣制備Mg3N2

(1)裝置A中儀器a和b的名稱分別是分液漏斗、圓底燒瓶.
(2)已知飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱可制備氮氣.寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O.
(3)裝置D中所裝的試劑名稱是濃硫酸,實驗開始時,需要排除裝置內(nèi)的空氣,為了達到此目的,在裝置C中盛放了酸性氯化亞鐵溶液,該裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O. C、D裝置能否對調(diào)不能(填“能”或“不能”).
(4)實驗結(jié)束后,取裝置E的硬質(zhì)玻璃管中的少量固體于試管中,加少量蒸餾水,把潤濕的紅色石蕊試紙放在管口,觀察實驗現(xiàn)象,該操作的目的是證明產(chǎn)物中是否有Mg3N2生成;再棄去上層清液,加入鹽酸,觀察是否有氣泡產(chǎn)生,該操作的目的是證明產(chǎn)物中是否含有未反應(yīng)的鎂.
(5)寫出E裝置中反應(yīng)的方程式3Mg+N2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mg3N2;Mg3N2的電子式

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)的是(  )
A.甲烷燃燒
B.乙烯通入酸性高錳酸鉀溶液中
C.在鎳做催化劑的條件下,苯與氫氣反應(yīng)
D.乙烷與氯氣在光照下反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.已知25℃時,Ka(HF)=3.6×10-4,Ksp(CaF2)=1.46×10-10.現(xiàn)向1L0.2mol/L的HF溶液中加入等體積等濃度的CaCl2溶液.下列說法正確的是( 。
A.Ksp(CaF2)隨濃度的變化而變化
B.上述混合體系中有CaF2沉淀生成
C.25℃時,0.1mol/L的HF溶液的pH=l
D.上述反應(yīng)的離子方程式為:Ca2++2F-=CaF2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.下列物質(zhì)中,含有共價鍵的離子化合物是( 。
A.N2B.NH4ClC.HClD.NaCl

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.有機化合物中ω(C)=60%,ω(H)=13.33%,0.2mol該有機物的質(zhì)量為12g,則它的分子式為(  )
A.CH4B.C3H8OC.C2H4O2D.CH2O

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同步練習(xí)冊答案