2.工業(yè)上一般以CO和H2為原料在密閉容器中合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.

(1)T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1>K2(填“>”、“<”或“=”).
(2)由CO合成甲醇時,CO在250℃、300℃、350℃下達(dá)到平衡時轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線如圖2所示,則曲線c所表示的溫度為350℃.實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是1.3×104 kPa 下CO 的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,如果增大壓強,CO 的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加很多,得不償失.
(3)以下有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是AD(填序號).
A.恒溫、恒容條件下,若容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化,則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
B.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
C.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
D.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L固定容積的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后測得c(CO)=0.2mol•L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(4)一定溫度下,向2L的固定體積的密閉容器中加入1molCH3OH(g),發(fā)生反應(yīng):CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖3所示.
該溫度下,反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=4L2•mol-2.相同溫度下,若開始時加入CH3OH(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則C(填序號)是原來的2倍.
A.CH3OH的平衡濃度   B.達(dá)到平衡的時間     C.平衡時氣體的密度.

分析 (1)圖1分析先拐先平溫度高,T2<T1,結(jié)合平衡移動原理分析判斷平衡移動方向確定平衡常數(shù)大小;
(2)圖1分析可知,溫度越高一氧化碳轉(zhuǎn)化率越小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)壓強對化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡移動的影響知識結(jié)合實際生產(chǎn)過程來回答,從橫坐標(biāo)上一點,畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線,看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率,溫度越低轉(zhuǎn)化率越低,說明,升溫時平衡向逆向移動;
(3)當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不再改變,由此衍生的一些物理量不變,注意該該反應(yīng)中反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之和與生成物的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系;
(4)據(jù)圖象可求出H2的化學(xué)反應(yīng)速率,再據(jù)化學(xué)反應(yīng)中用各物質(zhì)表示的速率之比等于系數(shù)之比,可求得第一問.據(jù)三段式法求得平衡時各物質(zhì)的濃度,
                    CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)
反應(yīng)前濃度(mol/L )0.5          0       0
反應(yīng)的濃度(mol/L )0.25        0.25     0.5
反應(yīng)的濃度(mol/L )0.25        0.25    0.5
代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算,氣體體積不變,質(zhì)量增倍,密度增倍;

解答 解:(1)圖1分析先拐先平溫度高,T2<T1,溫度越高,一氧化碳轉(zhuǎn)化率越小,平衡常數(shù)越小,則T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1>K2
故答案為:>;
(2)圖1分析可知,溫度越高一氧化碳轉(zhuǎn)化率越小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),CO在250℃、300℃、350℃下達(dá)到平衡時轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線如圖2所示,溫度最高的是c曲線為350°,根據(jù)CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系圖2,可以知道在1.3×104kPa下,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加,得不償失,
故答案為:350,1.3×104 kPa 下CO 的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,如果增大壓強,CO 的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加很多,得不償失;
(3)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),
A.反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化,恒溫、恒容條件下,若容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化,則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡,故A正確;
B.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時,只能說明反應(yīng)正向進行,不能說明可逆反應(yīng)達(dá)到平衡,故B錯誤;
C.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間,但不改變化學(xué)平衡,不能提高CH3OH的產(chǎn)率,故C錯誤;
D.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L固定容積的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后測得c(CO)=0.2mol•L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2mol-2L×0.2mol/L}{2mol}$×100%=80%,故D正確;
故答案為:AD;
(4)據(jù)圖象可求出H2的化學(xué)反應(yīng)速率,再據(jù)化學(xué)反應(yīng)中用各物質(zhì)表示的速率之比等于系數(shù)之比,可求得第一問.據(jù)三段式法求得平衡時各物質(zhì)的濃度,
                   CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)
反應(yīng)前濃度(mol/L )0.5          0        0
反應(yīng)的濃度(mol/L )0.25        0.25     0.5
反應(yīng)的濃度(mol/L )0.25        0.25     0.5
代入公式K=$\frac{0.5×0.5×0.25}{0.25}$=0.25,求得該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.25(mol•L)2.所求反應(yīng)的K,是該反應(yīng)的逆反應(yīng),所以系數(shù)是其倒數(shù)則平衡常數(shù)=$\frac{1}{0.25}$L2•mol-2=4L2•mol-2
體積不變的容器中,反應(yīng)物與生成物全是氣體,質(zhì)量加倍,故密度加倍,選C,
故答案為:4L2•mol-2,C;

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)中能量變化,化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡影響因素與化學(xué)平衡圖象、平衡常數(shù)計算等,注意根據(jù)反應(yīng)的特征分析圖象中條件的改變,難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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13.有機物F(C11H12O2)屬于芳香酯類物質(zhì),可由下列路線合成:

請回答:
(1)A中官能團的名稱是羥基、醛基,上述③④⑤⑥中屬于取代反應(yīng)的是④⑤⑥.
(2)C物質(zhì)的名稱是甲苯,反應(yīng)③的條件是濃硫酸、加熱.
(3)B在一定條件下可以形成高分子化合物,寫出此過程的化學(xué)方程式:n$\stackrel{一定條件}{→}$
(4)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為
(5)A、B、E三種有機物,可用下列的某一種試劑鑒別,該試劑是a.
a.新制的Cu(OH)2懸濁液      b.溴水    c.酸性KMnO4溶液    d.溴的CCl4溶液
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