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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷274
CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为

Ⅰ：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)        △H=+247kJ/mol

（1）已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g)          △H=+206kJ/mol

写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式_________。
（2）在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I，下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是______。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的总压强不变
C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2
D.3V正(H2)=V逆(CH4)
E.混合气体的平均相对分子质量不变
（3）催化合成的温度通常维持在550-750℃之间，从反应速率角度分析其主要原因可能是_________。
（4）将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中，发生反应I。100Kpa时，反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。

①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数，则______点对应的平衡常数最小，判断依据是________；__________点对应的压强最大。
②300℃，100Kpa下，该容器中反应I经过40min达到平衡，计算反应在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=_________mol/min（结果保留两位有效数字），该温度下的压强平衡常数Kp=________。
（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡图像分析化学平衡常数的计算 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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在工业上，常用CO和H2合成甲醇，其相关的反应原理方程式为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H
已知：①CO(g)+O2(g)= CO2(g) △H1= a kJ/mol
②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H2= b kJ/mol
③CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) △H3= c kJ/mol
回答下列问题：
(1)△H= ___________kJ/mol 。
(2)能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是___________(填字母)。
A．单位时间内生成1mol CH3OH(g)的同时消耗了1mol CO(g)
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化
(3)在T1℃时，体积为2L的恒容容器中充人物质的量之和为3mol的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与n(H2)/n(CO)的关系如图1所示。

①当起始 =2，经过5min达到平衡，CO的转化率为60%，则0～5min内平均反应速率v(H2)___________。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol，达新平衡时H2的转化率将___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
②当起始=3.5时，达到平衡状态后，CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点(选填“D”、“E”或“F”) 。
(4)已知CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1mol•L-1的CH4与CO2，在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2，则压强P1___________P2(选填“＞” “＜” 或“=”)；当压强为P2时，在y点：v(正)___________ v(逆)(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若P2=3MPa且在恒压体系中发生，则T℃时该反应的平衡常数Kp = ___________ MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
甲醇是一种重要的有机化工原料，在工业上有着重要的用途。
(1)已知：①C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)       △H1=-akJ·mol-l
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)       △H2=-bkJ·mol-1
③C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)       △H3=+ckJ·mol-1
则1mol乙烯和水蒸气在上述条件下化合生成甲醇气体的热化学方程式的△H=_______。
(2)若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，二氧化碳的平衡转化率和温度的关系如下图A曲线所示。

①下列有关说法正确的是_______。
A该反应为放热反应
B.若加倍投料，曲线A可变为曲线B
C.当v正(CO2)=3v逆(H2)，该反应达到平衡状态
D.容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变，均可以说明该反应达到平衡状态
E.CO2和H2质量之比不变时，说明已达平衡状态
②计算a点该反应的化学平衡常数K=_______L2/mol2(计算结果保留一位小数)。其他条件不变，向a点平衡体系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O，则平衡_______(填“正向”、“逆向”、或“不”)移动。
(3)一定条件下，往一密闭恒容容器中两次通入等量CO和H2的混和气合成甲醇[其中n(CO)：n(H2)=1：2]，其反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，测得容器内总压强(p)、温度(T)与反应时间(t)的关系如图所示。

①T1_______T2(填“>”、“<”或“=”)。C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系：vC(正)________vA(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②图中达平衡的B点(其起始压强为10Mpa)的压强平衡常数Kp=_______(Mpa)-2(只列出计算式即可)(Kp为压强平衡常数，用各气体物质平衡分压代替此物质平衡浓度计算，某气体物质分压=总压×此物质物质的量分数)。
在工业上常用CO和H2合成甲醇，反应方程式为：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H = akJ/mol
已知：①CO（g）+O2（g）== CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2（g）+O2（g）== H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+O2（g）== CO2（g）+ 2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
回答下列问题：
(1)a =_______
(2)能说明反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）已达平衡状态的是___（填字母）。
A．单位时间内生成1mol CH3OH（g）的同时消耗了1mol CO（g）
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化
(3)在T1℃时，体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数（V%）与的关系如图1所示．

①当起始=2时，经过5min达到平衡，CO的转化率为0.6，则0～5min内平均反应速率v（H2）=_____________。若此时再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，达新平衡时H2的转化率将____________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②当= 3.5时，达到平衡状态后，CH3OH的体积分数可能是图象中的_______点（选填“D”、“E”或“F”）。
(4)CO和H2来自于天然气。已知CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）。在密闭容器中有浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2，在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2，则压强p1_______________p2（选填“大于”或“小于”）；当压强为p2时，在y点：v（正）______________v（逆）（选填“大于”、“小于”或“等于”）。若p2=3MPa，则T℃时该反应的平衡常数Kp=_________MPa2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
(5)含有甲醇的废水会造成环境污染，可通入ClO2气体将其氧化为CO2。写出相关反应的离子方程式_________________________________________。

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