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)和應用前景。工業(yè)上合成甲醇的反應為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,該反應在300℃,5MPa條件下能自發(fā)進行,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,反應過程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖所示。

①在0~2min內(nèi),以H2表示的平均反應速率為         mol·L-1·s-1 ,CO的轉(zhuǎn)化率為        。
②列式計算300℃時該反應的平衡常數(shù)K=                                  。
③300℃時,將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時反應將          。
A.向正方向移動   B.向逆方向移動   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,使體系總壓強增大   D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它條件不變,使反應在500℃下進行,在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化的示意圖。

(1)< <(各1分)(2)①0.02  20%(各2分)
②K==4(3分)③B(2分) ④ABD(2分)
(3)(2分)

解析試題分析:(1)根據(jù)△G=△H-T·△S可知,只要△G小于0,反應就是自發(fā)的。反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是熵值減小的可逆反應,所以根據(jù)該反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在300℃,5MPa條件下能自發(fā)進行可知,該反應的ΔH<0,△S<0。
(2)①根據(jù)圖像可知,反應進行到2min時達到平衡狀態(tài),此時甲醇的濃度是0.02mol/L,則根據(jù)方程式可知消耗氫氣的濃度是0.04mol/L,所以在0~2min內(nèi),以H2表示的平均反應速率為0.04mol/L÷2min=0.02mol/(L1min)。又因為消耗CO的物質(zhì)的量濃度是0.02mol/L,而CO的起始濃度=0.2mol/L=2L=0.1mol/L,所以CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=20%。
②根據(jù)①中分析可知,平衡時氫氣和CO的濃度分別是0.58mol÷2L-0.04mol/L=0.25mol/L,0.1mol/L-0.02mol/L=0.08mol/L,而甲醇的平衡濃度是0.02mol/L。由于化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,所以該溫度下反應的平衡常數(shù)K==4。
②300℃時,將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時濃度商==8>4,所以反應向逆反應方向移動,答案選B。
④該反應是體積減小的放熱的可逆反應,則A、壓縮容器體積壓強增大,平衡向正反應方向移動,甲醇的產(chǎn)率增大,A正確;B、將CH3OH(g)從體系中分離,平衡向正反應方向移動,甲醇產(chǎn)率增大,B正確;C.充入He,使體系總壓強增大,平衡不移動,甲醇產(chǎn)率不變,C不正確;D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2,平衡向正反應方向移動,甲醇的產(chǎn)率增大,D正確,答案選ABD。
(3)由于該反應是放熱反應,所以若其它條件不變,使反應在500℃下進行,反應速率增大,達到平衡的時間減少,但不利于平衡向正反應方向移動,因此甲醇的濃度降低,所以甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化的示意圖為。
考點:考查反應自發(fā)性應用、轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)計算、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及圖像分析與作圖等

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應為:
Fe2O3(s)+3CO(g)  2Fe(s)+3CO2(g)    ΔH =" a" kJ  mol1
(1)已知: ①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g)   ΔH1 =" +" 489.0 kJ  mol1 
②C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g)           ΔH2 =" +" 172.5 kJ  mol1
則a =     kJ  mol1。
(2)冶煉鐵反應的平衡常數(shù)表達式K =     ,溫度升高后,K值     (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)在T℃時,該反應的平衡常數(shù)K=64,在2L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應經(jīng)過一段時間后達到平衡。

 
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
2.0
1.0
1.0
 
① 甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為     。
② 下列說法正確的是     (填字母)。
a.若容器內(nèi)氣體密度恒定時,標志反應達到平衡狀態(tài)
b.甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的
c.甲、乙容器中,CO的平衡濃度之比為2∶3
d.增加Fe2O3可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
(4)采取一定措施可防止鋼鐵腐蝕。下列裝置中的燒杯里均盛有等濃度、等體積的NaCl溶液。
①在a-c裝置中,能保護鐵的是     (填字母)。
②若用d裝置保護鐵,X極的電極材料應是     (填名稱)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果,某化學研究小組的同學分別設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答相關(guān)問題:

(1)定性分析:如圖甲可通過觀察                  ,定性比較得出結(jié)論。有同學提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理,其理由是                       。
(2)定量分析:如圖乙所示,實驗時均以生成40mL氣體為準,其它可能影響實驗的因素均已忽略。圖中儀器A的名稱為        ,檢查該裝置氣密性的方法是                                      ,
實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是                           。
(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖所示。實驗過程中速率變化的趨勢是                         ,可能原因是                       

計算H2O2的初始物質(zhì)的量濃度為         mol/L(請保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

下列圖象在t1時所對應的反應條件改變可能為:

(1)升高溫度                ,(2)使用催化劑                 ,
(3)增大反應物濃度            ,(4)減少生成物濃度         。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

反應m A+n Bp C在某溫度下達到平衡
①若A、B、C都是氣體,減壓后正反應速率小于逆反應速率,則m、n、p的關(guān)系是                    。②若C為氣體,且m + n = p,在加壓時化學平衡發(fā)生移動,則平衡必定向______方向移動。
③如果在體系中增加或減少B的量,平衡均不發(fā)生移動,則B肯定不能為______態(tài)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

有兩個密閉容器A和B,A容器中有一個移動的活塞能使容器內(nèi)保持恒壓,B容器能保持恒容。起始時向這兩個容器中分別充入等量的體積比為2:l的SO2和O2的混合氣體,并使A和B容積相等(如圖所示),在保持400℃的溫度下使之發(fā)生如下反應:2SO2+O22SO3。填寫下列空白:

(1)SO2的轉(zhuǎn)化率α(A)     α(B)。(填“<”、“>”或“=”)
(2)達到(1)所述平衡時,若向兩容器中通入少量的氬氣,A容器化學平衡        移動。(填“正向”、“逆向”或“不”)
(3)達到(1)平衡后,向容器中充入等量的原反應氣體,再次達到平衡后,B容器中SO3在混合氣體中的體積分數(shù)      。(填“增大”、“減小”或“不變”)

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(16分)工業(yè)上可以在恒容密閉容器中采用下列反應制備甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(1)下列情況可以作為判斷反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的是(填序號)                。
A.生成CH3OH 的速率與消耗H2的速率之比為1︰2
B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
C.混合氣體的密度保持不變
D.體系內(nèi)的壓強保持不變
(2)下表所列數(shù)據(jù)為該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù):

溫度/℃
250
300
350
K
2.041
0.270
0.012
 
①反應的平衡常數(shù)表達式為K=          。由上表數(shù)據(jù)判斷,該反應的△H    0(填“>”、“=”或“<”)。升高溫度,正反應速率       (填“增大”、“減小”或“不變”)。
②某溫度下,將2molCO和6molH2充入一個容積為2L的密閉容器中,達到平衡時c(H2)=1.4mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為        ,此時的溫度為         
(3)欲提高CO的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是                。(填序號)
A.升溫
B.加入更高效的催化劑
C.恒容條件下充入CO
D.恒容條件下充入H
E.恒容條件下充入氦氣
F.及時移走CH3OH
(4)一定條件下,CO和H2在催化劑作用下生成1molCH3OH的能量變化為90.8kJ。該溫度下,在三個容積相同的密閉容器中,按不同方式投料,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器



投料方式
1molCO、2molH2
1molCH3OH
2molCH3OH
平衡數(shù)據(jù)
C(CH3OH)/(mol/L)
c1
c2
c3
體系壓強(Pa)
p1
p2
p3
反應的能量變化
akJ
bkJ
ckJ
原料轉(zhuǎn)化率
α1
α2
α3
 
下列分析正確的是             。(填序號)
A.2c1<c3        B.2 p1<p3     C.|a|+|b|=90.8     D.α1+α3>1

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

I.設(shè)反應①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K1。反應 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)為K2,在不同溫度下,K1、K2的值如下:

T(K)
K1
K2
973
1.47
2.36
1173
2.15
1.67
 
(1)現(xiàn)有反應③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),這是一個     (填“吸”或“放”)熱反應,要使平衡③向右移動,可采取的措施有      (填序號)。
A.縮小反應容器容積
B.擴大反應容器容積
C.降低溫度
D.升高溫度
E.使用合適的催化劑
F.設(shè)法減少CO的量
(2)若反應Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)在溫度T1下進行;Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)在溫度T2下進行,已知T1>T2,且c(CO2)>c(H2O)(其他條件均相同),則兩者的反應速率       (填序號)。
A.前者大     B.后者大     C.一樣大     D.無法判斷
II.(1)鋼鐵的表面發(fā)藍、發(fā)黑處理是常用的防腐方法。請配平主要反應的方程式:
□Na2FeO2+□NaNO2+□H2O=□NaFeO2+□NH3↑+□NaOH
(2)鋼鐵經(jīng)冷、濃HNO3處理后“鈍化”能達到防腐目的,不同濃度的HNO3與鐵反應的還原產(chǎn)物很復雜,其分布曲線如圖。

①圖示可知,分析HNO3與鐵反應的規(guī)律是             。
②工業(yè)上一般不用冷濃硝酸進行鐵表面處理,其可能的原因是         。
(3)金屬(M)的腐蝕是因為發(fā)生反應:M-ne-→Mn+,除了上述表面處理的方法外,下列方法也能起到防腐作用的是      (填字母編號)
A.在鐵中摻入鉻等金屬制成不銹鋼
B.在鐵制品表面鍍鋅
C.提高鐵中含碳量,制成生鐵
D.將水庫鐵閘門與直流電源的負極相連

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(Ⅰ)銅鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛,某研究性學習小組用粗銅(含雜質(zhì)Fe)與過量氯氣反應得固體A,用稀鹽酸溶解A,然后加試劑調(diào)節(jié)溶液的pH后得溶液B,溶液B經(jīng)系列操作可得氯化銅晶體,請回答:
(1)固體A用稀鹽酸溶解的原因是                  
(2)檢驗溶液B中是否存在Fe3+的方法是         ;
(3)已知元素在高價態(tài)時常表現(xiàn)氧化性,若在酸性CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加熱,生成CuCl沉淀,則生成CuCl的離子方程式是                   
(Ⅱ)(1) 常溫下,某同學將稀鹽酸與氨水等體積混合,兩種溶液的濃度和混合后所得溶液的pH如下表:

實驗編號
氨水物質(zhì)的量濃度
(mol·L-1)
鹽酸物質(zhì)的量濃度
(mol·L-1)
混合溶液
pH

0.1
0.1
pH=5

C
0.2
pH=7

0.2
0.1
pH>7
 
請回答:從第①組情況分析,該組所得混合溶液中由水電離出的c(H+)=   mol·L-1;從第②組情況表明,C          0.2 mol·L-1(選填“>”、“<”或“=”);從第③組情況分析可知,混合溶液中c(NH4+)
       c(NH3·H2O)(選填“>”、“<”或“=”)。
(2)寫出以下四組溶液NH4+離子濃度由大到小的順序  >   >    > (填選項編號)。
A.0.1mol·L-1NH4Cl
B.0.1mol·L-1NH4Cl和0.1mol·L-1NH3·H2O
C.0.1mol·L-1NH3·H2O
D.0.1mol·L-1NH4Cl和0.1mol·L-1HCl

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