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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷92
近年来,改善环境是科学研究的重要课题,对实现碳循环及废气资源的再利用技术的发展都具有重要意义。
(1)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2 K2
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3 K3
则△H2=______(用含△H1、△H3的代数式表示),K2=______(用含K1、K3的代数式表示)。
(2)一定条件下,CH4和H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H,设起始=Z,在恒压下,反应达到平衡时CH4的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是______(填标号)。
A.若氢气的物质的量分数不再随时间而改变,则该反应达到平衡
B.加入合适的催化剂,该反应的平衡转化率和△H的值均增大
C.当混合气体的平均相对分子质量不再随时间而改变时,该反应达到平衡
D.a>3>b
(3)在T1℃时,往10L的某恒容密闭容器中充入3molCH4(g)和5molH2O(g),发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),5min后该反应达到平衡,此时测得混合气体的总压强为起始压强的1.5倍,则:
①0~5min内,v(H2)=______mol•L-1•min-1,H2O(g)的平衡转化率为______%。
②该反应的平衡常数K=______(mol•L-1)2
③反应达到平衡时,再充入1molH2O(g)和2molCO(g),此时v______(填“>”、“<”或“=”)v
(4)CH4和CO2都是比较稳定的分子,科学家利用化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图所示。若生成乙烯和乙烷的体积比为7∶3,则消耗CH4和CO2的体积比为______
22-23高二下·河南周口·阶段练习
知识点:盖斯定律及其有关计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡常数的有关计算电化学计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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研究CO2的利用对构建低碳社会具有重要的意义。在一定条件下将CO2和H2转化为CH3OH和H2O(g)的相关反应有:
a.CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)       ΔH1=- 38 kJ·mol-1
b.CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)       ΔH2=-x kJ·mol-1
c.CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)       ΔH3=- 137 kJ·mol-1
已知:①反应中部分化学键的键能数据如表所示。
化学键C=OH-HC-HO- H
键能/(kJ·mol -1)745436413463

②x为大于零的数。
回答下列问题:
(1)反应c中C-O键的键能为___________kJ·mol-1,反应b中每生成0.3 mol C- H键,该反应放出的热量为___________kJ。
(2)对于反应b,在___________(填“高温”、 “低温”或“任意温度”)下有利于该反应自发进行,判断的理由是___________
(3)某温度下,向4 L的恒容密闭容器中,充入0. 2 mol CO2和0.8 mol H2,仅发生反应a和c,5min后。反应达到平衡,此时,测得平衡时混合气体的压强为起始压强的0.68倍,CO的物质的量为平衡时总物质的量的
①0~5 min内,v(H2)=___________mol·L-1·min-1
②CO2的转化率为___________%,c(CH3OH)=___________mol·L-1
③反应达到平衡后,若此时的压强为p MPa,则反应c的平衡常数Kp=___________(列出计算式即可,以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
④下列说法正确的是___________(填标号)。
A.仅及时移除部分产物H2O(g),反应a和c的平衡常数均增大
B.仅升高温度,ΔH1和ΔH3的值保持不变
C.当混合气体的密度不再随时间变化时,反应a和c达到平衡
D.每消耗0. 1 mol CO2的同时消耗0. 1 mol H2O(g),则反应a和c达到平衡
研究碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题:
(1)已知下列热化学方程式:
反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.9kJ/mol。
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH3=_______kJ/mol。
(2)在T°C时,将1molCO2和3molH2加入容积不变的密闭容器中,发生反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),实验测得CO2的体积分数φ(CO2)如表所示:
t/min01020304050
φ(CO2)0.250.230.2140.2020.2000.200
①能判断反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)达到平衡的是_______(填标号)。
A.CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等
B.混合气体的密度不再发生变化
C.容器内气体压强不再发生变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②达到平衡时CO2的转化率为_______%(结果保留三位有效数字)。
(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入密闭容器中发生上述反应I、II,在不同温度和压强时,CO2的平衡转化率如图。0.1MPa时,CO2的转化率在600°C之后,随温度升高而增大的主要原因是_______

(4)在T°C时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g)。达到平衡时,HCHO的分压与起始的关系如图所示:(分压=总压×物质的量分数)

①起始时容器内气体的总压强为1.2pkPa,若5min时反应到达c点,v(H2)=_______mol/(L·min)。
②b点时反应的平衡常数Kp=_______(kPa)-1(以分压表示)。
③c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.05pkPa,则H2的转化率_______(填“增大”“不变”或减小”)。

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