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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷79
Ⅰ.在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)   ΔH=-196.6 kJ·mol-1
下表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa
45097.598.999.299.699.7
55085.692.994.997.798.3
已知:反应条件为催化剂、加热;催化剂是V2O5,在400~500 ℃时催化剂效果最好
(1)一定温度下,在容积不变的密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到平衡状态的是_______
A.SO2的体积分数不再变化B.混合物的密度不再变化
C.v(SO2)=2v(O2)D.气体的压强不再变化
(2)分析表格数据,为了使SO2尽可能多地转化为SO3,应选择______℃、______Mpa下进行实验。
(3)在实际生产中,选定的温度为400~500 ℃,原因是___
(4)在实际生产中,采用的压强为常压,原因是______
(5)在实际生产中,通入过量的空气,原因是_____
(6)尾气中SO2必须回收,原因是______
Ⅱ.乙酸甲酯(CH3COOCH3)与氢气制备乙醇主要发生如下反应:CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3OH(g)+CH3CH2OH(g) ,一定温度、1.01 MPa下,在恒容容器中以n(CH3COOCH3)∶n(H2)=1∶10的投料比进行反应,乙酸甲酯转化率与气体总压强的关系如图所示:

已知:对于气相反应,某组分的平衡分压=总压×平衡时某组分的物质的量分数
(7)A点时,CH3COOCH3(g)的平衡分压为_____,CH3CH2OH(g)的体积分数为_____%(保留一位小数)。
(8)此温度下,该反应的化学平衡常数Kp=_____ MPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,列出计算式,不要求计算结果)。
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知识点:化学平衡状态的判断方法温度对化学平衡移动的影响压强对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算 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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二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放。涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)_______,该反应一般认为通过反应Ⅱ和反应Ⅲ两步来实现,若反应Ⅱ为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)。
A.      B.
C.      D.
(2)一定条件下,恒容密闭容器中发生上述反应。下列说法正确的是_______。
A.当混合气体密度不变时说明体系达到平衡状态
B.反应达到平衡状态后通入氦气,体系压强增大,反应速率不变,平衡不移动
C.使用高效催化剂,可提高甲醇的生产效率,但不能改变甲醇的平衡产率
D.实际生产中温度越低越有利于甲醇的合成

(3)不同压强下,按照投料,实验测得的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。

已知:的平衡转化率
的平衡产率
其中纵坐标表示平衡转化率的是图_______(填“甲”或“乙”),压强由大到小的顺序为_______,图乙中温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_______
(4)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。热化学方程式为:C2H4(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)   ΔH=-45.5kJ·mol-1,下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。

计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
CO2资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义。在二氧化碳催化加氢制甲烷的反应体系中,发生的主要反应的热化学方程式如下:
反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) H1=-164.7kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41.2kJ·mol-1
反应III:2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) H3=-247.1kJ·mol-1
向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2,平衡时体系内CH4、CO、CO2的物质的量(n)与温度(T)的变化关系如图所示。
回答下列问题:

(1)反应I~III中,属于吸热反应的是反应____(填反应序号)。
(2)反应III的平衡常数表达式K=____
(3)盖斯定律的重要价值是可以利用已知反应的反应热求得未知反应的反应热,利用上述反应计算CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的H=____
(4)结合上述反应,图中CO的物质的量随温度的变化的原因是_____
(5)在实际生产中为了提高甲烷的产量,选择的反应条件为较低温度和使用合适的催化剂。
①从反应原理角度说明选择较低温度的理由是____
②从反应原理角度说明选择使用合适的催化剂的理由是____
(6)CO2能与H2反应制得甲醇(CH3OH):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H<0。一定条件下,将2molCO2和4molH2充入密闭容器中,发生反应制取甲醇,CO2的平衡转化率与温度、平衡总压强的关系如图所示。

①p1、p2、p3由大到小的顺序为_____
②255℃时,该反应的压强平衡常数Kp=_____(MPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数;计算结果保留1位小数)。

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