【題目】甲醇作為基本的有機化工產(chǎn)品和環(huán)保動力燃料具有廣闊的應(yīng)用前景,CO2 加氫合成甲醇是合理利用 CO2 的有效途徑。由 CO2 制備甲醇過程可能涉及反應(yīng)如下:

反應(yīng):CO2(g)H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.19 kJ·mol-1

反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2

反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=-49.58 kJ·mol-1

回答下列問題:

(1)反應(yīng) ΔS_____(填“<”、“=”“>”)0;反應(yīng) ΔH2_____。

(2)在恒壓密閉容器中,充入一定量的 H2 CO2假定僅發(fā)生反應(yīng),實驗測得反應(yīng)物在不同溫度下,反應(yīng)體系中 CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線如圖所示。

①比較T1T2 的大小關(guān)系:T1_____T2“ < ”、“= ”“> ”) ,理由是_____。

T1 p6 的條件下,往密閉容器中充入 3 mol H2 1 mol CO2,該反應(yīng)在第 5 min 時達到平衡,此時容器的體積為 1.8 L,則該反應(yīng)在此溫度下的平衡常數(shù)為_____。

a.若此條件下反應(yīng)至 3 min 時刻,改變條件并于 A 點處達到平衡,CH3OH 的濃度隨反應(yīng)時間的變化趨勢如圖所示(3~4 min 的濃度變化未表示出來,則改變的條件為_____,請用 H2 的濃度變化計算從4 min 開始到A點的反應(yīng)速率v(H2)=_____(保留兩位小數(shù))。

b.若溫度不變,壓強恒定在 p8 的條件下重新達到平衡時,容器的體積變?yōu)?/span>_____L。

【答案】 -90.77 kJ·mol-1 反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),溫度降低,反應(yīng)正向移動,所以 T1<T2 4/27 0.148 降低壓強 0.08 mol·L-1min-1 8/15 0.533

【解析】

(1)氣體物質(zhì)的混亂度與分子數(shù)有關(guān),分子數(shù)越大混亂度越大,反應(yīng)III正反應(yīng)氣體分數(shù)目減小,所以混亂度減小,熵減小ΔS<0。根據(jù)蓋斯定律,因為反應(yīng)II=反應(yīng)III反應(yīng)I,所以ΔH2=-49.58kJ/mol-41.19kJ/mol=-90.77kJ/mol

(2) CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線圖上看出,當(dāng)壓強相同時T1曲線的轉(zhuǎn)化率大于T2曲線的轉(zhuǎn)化率,說明T2T1過程平衡向正反應(yīng)方向移動,而反應(yīng)III正反應(yīng)是放熱反應(yīng),根據(jù)勒夏特列原理,降低溫度平衡向放熱方向移動,所以T1<T2答案:< 反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),溫度降低,反應(yīng)正向移動,所以 T1<T2。

CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線圖知,T1和P6的條件下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,

此溫度下平衡常數(shù)為;

a.由圖像可知,改變條件達到平衡所用的時間大于5min,說明反應(yīng)速率減慢,而且平衡時(A點)CH3OH濃度比原平衡()小,所以改變的條件只能是降低壓強;由圖像知第4minA點甲醇濃度變化量Δc(CH3OH)=0.21mol/L-0.15mol/L=0.06mol/L,所以H2的變化濃度Δc(H2)=3Δc(CH3OH)=3×0.06mol/L=0.18mol/L,所以用H2表示的反應(yīng)速率;

b.由圖可知,T1P8條件下CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,設(shè)此時容器容積為VL,因為溫度不變平衡常數(shù)不變,K=。

將數(shù)值代入平衡常數(shù)計算式中:,解得V=0.533。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】在一定溫度時,將1 mol A2 mol B放入容積為5 L的某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)C(g)+2D(g),經(jīng)5 min后,測得容器內(nèi)B的濃度減少了0.2 mol/L。下列敘述中錯誤的是

A. 5 min內(nèi)該反應(yīng)用C的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.02 mol/(Lmin)

B. 5 min時,容器內(nèi)D的濃度為0.2 mol/L

C. 該可逆反應(yīng)隨著反應(yīng)的進行,容器內(nèi)壓強逐漸增大

D. 5 min時,容器內(nèi)氣體總的物質(zhì)的量為3 mol

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【題目】鋅電池是一種極具前景的電化學(xué)儲能裝置。VS2/Zn扣式可充電電池組成示意圖如下。Zn2+可以在VS2晶體中可逆地嵌入和脫除,總反應(yīng)為VS2xZnZnxVS2。下列說法錯誤的是

A. 放電時不銹鋼箔為正極,發(fā)生還原反應(yīng)

B. 放電時負極的反應(yīng)為Zn2e== Zn2+

C. 充電時鋅片與電源的負極相連

D. 充電時電池正極上的反應(yīng)為:ZnxVS22xexZn2+==VS22xZn

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【題目】氫氣是未來非常理想能源,科學(xué)家最近研制出利用太陽能產(chǎn)生激光,并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術(shù):2H2O2H2+O2。制得的氫氣可用于燃料電 池、合成氨工業(yè)。回答下列問題:

(1)分解海水時,__________能轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>_______________能。生成的氫氣用于燃料電池時,___________能轉(zhuǎn)變 _____能。

(2)氫氣可用于合成氨。一定溫度下,向2L的密閉容器中加入1 molN23molH2 發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),2min時測得N2的濃度為0.3mol/L5min時達到平衡,此時測得壓強為開始時的。則前2minNH3表示的化學(xué)反應(yīng)速率為__________;平衡時,N2的轉(zhuǎn)化率為_________。

(3)合成氨還需要大量的氮氣為原料,工業(yè)上獲得大量氮氣的方法是____________________。

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【題目】目前我國主要采用硫酸法生產(chǎn)鈦白(TiO2),每年產(chǎn)生至少100萬噸鈦白廢液,其中含H2SO420%,還有少量Fe2+TiO2+、Al3+。利用鈦白廢液浸出氧化鋅生產(chǎn)七水硫酸鋅,具有原料易得、工藝簡單、回收率高和產(chǎn)品純度高等優(yōu)點。生產(chǎn)流程簡化如下:

回答下列問題:

1浸出”時發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_______

2)為尋找“浸出”的最佳條件,做9組對比實驗得下表:

因素

溫度/

反應(yīng)時間/h

固液比

產(chǎn)率/%

1

70

2

16.5

79.83

2

70

3

17.5

86.18

3

70

4

18.5

84.33

4

80

2

17.5

83.06

5

80

3

18.5

87.02

6

80

4

16.5

95.38

7

90

2

18.5

83.58

8

90

3

16.5

88.95

9

90

4

17.5

89.64

由表中數(shù)據(jù)可知,“浸出率”最高時的反應(yīng)條件是_______

3)從生產(chǎn)實際考慮,調(diào)濾液的pH時選擇加入石灰乳的原因是_______。

4)常溫下,按1:6固液質(zhì)量比反應(yīng)的浸出液中鋅離子濃度最大值約為2.5mol/L,若Ksp[Zn(OH)2]1.2×10-17,lg4.8≈0.68。則加入石灰乳調(diào)節(jié)的pH應(yīng)不超過______(保留一位小數(shù))。

5)在加熱下鼔入空氣時,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___,此時TiO2+也會水解生成H2TiO3沉淀,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____。

6)加熱下加入H2O2目的是進一步氧化除雜,氧化產(chǎn)物為__。抽濾得到的濾渣主要成分有___H2TiO3(填化學(xué)式)。

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【題目】V L含有Na2SO4MgSO4的混合溶液分成兩等份,一份加入含a mol KOH的溶液,恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂;另一份加入含b mol BaCl2的溶液,恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇。則原混合溶液中鈉離子的濃度為( )

A.2(2b-a)/V mol/LB.2(b-a)/V mol/LC.(2b-a)/V mol/LD.(b-a)/V mol/L

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【題目】25℃時,向0.1mol·L-1NaA溶液中逐滴滴加鹽酸,測得混合溶液的pHp變化關(guān)系如圖所示[=-lg]。下列說法正確的是

A. a點溶液中cNa+=cA-

B. 電離常數(shù)KHA)的數(shù)量級為10-4

C. 滴加過程中不斷減小

D. b點溶液中cHA)>cNa+)>cA-)>cOH-

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【題目】標(biāo)況下把V體積氨氣溶于1體積水中得到氨的飽和溶液,試完成下列填空。

(1)NH3通入水中發(fā)生的反應(yīng)為____________________。

(2)氨水中存在的分子有__________________________。

(3)氨水中存在的離子有__________________________。

(4)所得氨水的質(zhì)量分數(shù)為________________________。

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【題目】按要求填空。下面列出了幾組物質(zhì),請將物質(zhì)的合適組號填寫在空格上。

A.金剛石與石墨;B.氕與氘;C.甲烷與戊烷;D.;E.。

1)同素異形體___;(2)同系物___;(3)同分異構(gòu)體___

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