解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷85
甲醇是一种绿色能源。工业上,H2和CO合成CH3OH的反应为2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g) ∆H
(1)已知几种键能数据如表:
则2H2(g) +CO(g)⇌ CH3OH(g) ∆H=___________ kJ·mol-1
(2)为了提高2H2(g) +CO(g)⇌ CH3OH(g)中CO的平衡转化率,宜采取的措施有___________ (填字母)。
A.升高温度 B.增大反应物浓度 C.增大压强 D.选择高效催化剂
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中投入CO、H2合成CH3 OH ,下列情况不能说明该可逆反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.混合气体密度保持不变 B.混合气体压强保持不变
C.消耗CO和CH3 OH的速率相等 D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为了探究催化剂甲、乙对合成CH3OH的催化效率,向某恒容密闭容器中投入3molH2和1molCO,分别在催化剂甲、乙作用下反应(假设催化剂接触面积相等),测得单位时间内甲醇的产率与温度的关系如图1所示。催化效率较高的是___________ (填“甲”或“乙”)。在催化剂乙作用下,温度在500℃左右时甲醇产率急降,其主要原因可能是___________ 。
(5)保持体系压强为10 MPa的条件下,将H2、CO按一定比例投料,平衡状态时各组分的物质的量与温度的关系如图2所示。曲线b代表的物质为___________ (填化学式)。温度为700 K时,该反应的平衡常数KP=___________ (M Pa)-2(结果用分数表示)(Kp为用分压p代替浓度计算的平衡常数,气体分压=总压×气体的物质的量分数)。
(6)某公司开发了多孔硅甲醇直接燃料电池(一极填充甲醇和水,另一极充入空气),在多孔硅质子交换膜作用下放电,其负极反应式为___________ 。
(1)已知几种键能数据如表:
化学键 | H-H | C-O | H-O | C-H | |
E/(kJmol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
则2H2(g) +CO(g)⇌ CH3OH(g) ∆H=
(2)为了提高2H2(g) +CO(g)⇌ CH3OH(g)中CO的平衡转化率,宜采取的措施有
A.升高温度 B.增大反应物浓度 C.增大压强 D.选择高效催化剂
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中投入CO、H2合成CH3 OH ,下列情况不能说明该可逆反应达到平衡状态的是
A.混合气体密度保持不变 B.混合气体压强保持不变
C.消耗CO和CH3 OH的速率相等 D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为了探究催化剂甲、乙对合成CH3OH的催化效率,向某恒容密闭容器中投入3molH2和1molCO,分别在催化剂甲、乙作用下反应(假设催化剂接触面积相等),测得单位时间内甲醇的产率与温度的关系如图1所示。催化效率较高的是
(5)保持体系压强为10 MPa的条件下,将H2、CO按一定比例投料,平衡状态时各组分的物质的量与温度的关系如图2所示。曲线b代表的物质为
(6)某公司开发了多孔硅甲醇直接燃料电池(一极填充甲醇和水,另一极充入空气),在多孔硅质子交换膜作用下放电,其负极反应式为
21-22高三上·河南周口·阶段练习
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工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
①由表中数据判断△H 0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
(2)在100℃压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡 (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 。(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是 。
A.升温 B.加入催化剂 C.增加CO的浓度 D.恒容充入H2
E.恒压充入惰性气体 F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同) 。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
请选择正确的序号填空(不定项选择)
①c1、c2、c3的关系表达正确的为
A.c3>2c1 B.c1<c3<2c1 C.c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
A.c<2|△H| B.a+b=|△H| C.c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
A.p1=p2 B.p2<p3<2p2 C.p3>2p2
④α1、α2、α3的关系表达不正确的为
A.α1=α2 B.α3<α2 C.α1+α2="1"
(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250°C | 300°C | 350°C |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
①由表中数据判断△H 0(填“>”、“=”或“<“)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
(2)在100℃压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的的平衡常数K= (用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡 (向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 。(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是 。
A.升温 B.加入催化剂 C.增加CO的浓度 D.恒容充入H2
E.恒压充入惰性气体 F.分离出甲醇
(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同) 。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
反应物投入量 | 1molCO、2moL H2 | 1molCH3OH | 2molCH3OH | |
平衡 时的 数据 | CH3OH浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | akJ | bkJ | ckJ | |
体系压强(Pa) | p1 | p2 | p3 | |
反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
请选择正确的序号填空(不定项选择)
①c1、c2、c3的关系表达正确的为
A.c3>2c1 B.c1<c3<2c1 C.c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
A.c<2|△H| B.a+b=|△H| C.c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
A.p1=p2 B.p2<p3<2p2 C.p3>2p2
④α1、α2、α3的关系表达不正确的为
A.α1=α2 B.α3<α2 C.α1+α2="1"
C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清洁燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:
①3H2(g)+CO2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(l) ∆H1
②CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) ∆H2
Ⅰ.已知:18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。
则∆H1______ 。
Ⅱ.一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:
(1)图中压强的相对大小是P1______ P2(填“>”“<”或“=”),判断的理由是________ 。
(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)______ K(B)_____ K(C)(填“>”“<”或“=”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=_____ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)
(3)300℃,P2条件下,处于E点时v正___ v逆(填“>”“<”或“=”)。
(4)某温度下,不能说明该反应已经达到平衡状态的是________ 。
a.容器内的密度不再变化
b.速率之比v(CO):v(H2):v(CH3OH)=l:2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为_________ ,此时平衡_______ 。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” )
①3H2(g)+CO2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(l) ∆H1
②CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) ∆H2
Ⅰ.已知:18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。
化学键 | C-H | C-O | C=O | H-H | O-H |
键能/kJ/mol | 412 | 351 | 745 | 436 | 462 |
则∆H1
Ⅱ.一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:
(1)图中压强的相对大小是P1
(2)A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)
(3)300℃,P2条件下,处于E点时v正
(4)某温度下,不能说明该反应已经达到平衡状态的是
a.容器内的密度不再变化
b.速率之比v(CO):v(H2):v(CH3OH)=l:2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
(5)反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为
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