工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
(1)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
CD
CD

A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(2)如表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H
0(填“>”、“=”或“<”);
②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250℃
250℃

(3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
df
df

a.升溫b.加入催化劑c.增加CO的濃度
d.加入H2加壓e.加入惰性氣體加壓f.分離出甲醇
(4)一定條件下,CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH的能量變化為454kJ.在該溫度時,在容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器
反應(yīng)物投入量 1molCO、2molH2 1molCH3OH 2molCH3OH
平衡時數(shù)據(jù) CH3OH的濃度(mol/L) c1 c2 c3
反應(yīng)的能量變化 akJ bkJ ckJ
體系壓強(qiáng)(Pa) p1 p2 p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3
下列說法正確的是
d
d

A.2c1>c3B.a(chǎn)+b<90.8C.2p2<p3D.α13<1.
分析:(1)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、含量不再發(fā)生變化,由此衍生的一些物理性不變,以此解答該題;
(2)①、由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高,平衡常數(shù)越小,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動;
②、根據(jù)平衡時CO的濃度計算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量,根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算CO的轉(zhuǎn)化率;
利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度,代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算平衡常數(shù),確定溫度;
(3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取措施使平衡向正反應(yīng)移動,據(jù)此結(jié)合選項解答;
(4)A、甲、丙相比較,把甲等效為開始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物質(zhì)的量為甲的2倍,壓強(qiáng)增大,對于反應(yīng)CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移動;
B、由題目可知生成1molCH3OH的能量變化為
454kJ
5
=90.8kJ,甲、乙平衡狀態(tài)相同,令平衡時甲醇為nmol,計算反應(yīng)熱數(shù)值,據(jù)此判斷;
C、比較乙、丙可知,丙中甲醇的物質(zhì)的量為乙的2倍,壓強(qiáng)增大,對于反應(yīng)CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移動;
D、甲、乙處于相同的平衡狀態(tài),則α12=1,由C的分析可知α2>α3,據(jù)此判斷.
解答:解:(1)A.無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等,故A錯誤;
B.無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),氣體的質(zhì)量不變,容器的體積不變,則混合氣體的密度不變,故B錯誤;
C.隨反應(yīng)進(jìn)行,氣體的總的物質(zhì)的量減小,混合混合氣體的總質(zhì)量不變,平均相對分子質(zhì)量增大,混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確.
故答案為:CD;
(2)①溫度升高,K減小,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故答案為:<;
 ②達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol,
所以CO的轉(zhuǎn)化率為
1.6mol
2mol
×100%=80%,則:
            CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始(mol/L):1      3          0
變化(mol/L):0.8   1.6          0.8
平衡(mol/L):0.2   1.4          0.8
所以:k=
0.8
0.2×1.42
=2.04,溫度應(yīng)為250℃,
故答案為:80%;250℃;
(3)a.升溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率的減小,故a錯誤;
b.加入催化劑,平衡不移動,轉(zhuǎn)化率不變,故b錯誤;
c.增加CO的濃度,CO的轉(zhuǎn)化率的減小,故c錯誤;
d.恒容充入H2,平衡向正反應(yīng)方向移動,轉(zhuǎn)化率增大,故d正確;
e.恒壓充入惰性氣體,平衡不移動,轉(zhuǎn)化率不變,故e錯誤;
f.分離出甲醇,平衡向正反應(yīng)方向移動,轉(zhuǎn)化率增大,故f正確.
故答案為:df;
(4)A、甲、丙相比較,把甲等效為開始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物質(zhì)的量為甲的2倍,壓強(qiáng)增大,對于反應(yīng)CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移動,故2c1<c3,故A錯誤;
B、由題目可知生成1molCH3OH的能量變化為
454kJ
5
=90.8kJ,甲、乙平衡狀態(tài)相同,令平衡時甲醇為nmol,對于甲容器,a=90.8n,等于乙容器b=90.8(1-n),故a+b=90.8,故B錯誤;
C、比較乙、丙可知,丙中甲醇的物質(zhì)的量為乙的2倍,壓強(qiáng)增大,對于反應(yīng)CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移動,故2p2>p3,故C錯誤;
D、甲、乙處于相同的平衡狀態(tài),則α12=1,由C的分析可知α2>α3,所以a1+a3<1,故D正確,
故答案為:D.
點評:本題考查較為綜合,涉及化學(xué)平衡的計算、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計算與運用以及等效平衡問題,難度較大,注意(4)題為易錯點、難點,注意理解等效平衡問題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

原創(chuàng)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中用H2和CO生產(chǎn)燃料甲醇,反應(yīng)方程式為
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
(1)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
溫度 250°C 300°C 350°C
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H
0(填“>”、“=”或“<“)
②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250°C
250°C

(2)在100℃壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,達(dá)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則100℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
V2
a2
V2
a2
(用含a、V的代數(shù)式表示并化簡至最簡單的形式).此時保持溫度容積不變,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡
向逆反應(yīng)方向
向逆反應(yīng)方向
(向正反應(yīng)方向、向逆反應(yīng)方向)移動,再次達(dá)到新平衡時,CO的體積分?jǐn)?shù)
減小
減小
.(減小、增大、不變)
(3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
DF
DF

A.升溫                B.加入催化劑              C.增加CO的濃度
D.恒容充入H2 E.恒壓充入惰性氣體        F.分離出甲醇
(4)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
CD
CD

A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(5)300°C,在容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器
反應(yīng)物投入量 1molCO、2moL H2 1molCH3OH 2molCH3OH




數(shù)
據(jù)
CH3OH濃度(mol/L) c1 c2 c3
反應(yīng)的能量變化 akJ bkJ ckJ
體系壓強(qiáng)(Pa) p1 p2 p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3
請選擇正確的序號填空(不定項選擇)
①c1、c2、c3的關(guān)系表達(dá)正確的為
AC
AC

A  c3>2c1      B c1<c3<2c1      C c1=c2
②a、b、c的關(guān)系表達(dá)正確的為
AB
AB

A   c<2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
③p1、p2、p3的關(guān)系不正確的為
C
C

A  p1=p2      B  p2<p3<2p2       C  p3>2p2
④a1、a2、a3的關(guān)系表達(dá)不正確的為
A
A

A  a1=a2       B a3<a2      C  a1+a2=1.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?崇明縣一模)甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料,它廣泛用于有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車和國防等工業(yè)中.工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g) 
催化劑
加熱
CH3OH(g)+Q
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是
BD
BD

A.混合氣體的密度不變
B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(2)由表中數(shù)據(jù)判斷Q
0 (填“>”、“=”或“<”),要提高CO轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是
C
C

A.加入催化劑B.充入COC.充入H2D.升溫
(3)某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)10min后,達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則以CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min),
CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%

(4)原料CO和H2可以由C和H2O反應(yīng)制取,涉及的反應(yīng)方程式如下:
C(s)+CO2(g)═2CO(g)平衡常數(shù)K1
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)平衡常數(shù)K2
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)K3
則K1、K2、K3之間的關(guān)系是:
K2=K1?K3
K2=K1?K3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H
(1)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是
cd
cd
(填序號).
a. 生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
b. 混合氣體的密度不變      
c. 混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
d. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(2)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H
0 (填“>”、“=”或“<”).
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
df
df
(填序號).
a.升溫               b.加入催化劑               c.增加CO的濃度
d.加入H2加壓        e.加入惰性氣體加壓         f.分離出甲醇
③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)10min后,達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250℃
250℃
.以CH3OH表示該過程的反應(yīng)速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min).
(3)圖1表示在溫度分別為T1、T2時,平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線,A、C兩點的反應(yīng)速率A
C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)A
=
=
C,由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可采用
升溫
升溫
的方法(填“升溫”或“降溫”).

(4)一定條件下,0.5mol甲醇蒸氣完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水,放出QKJ的熱量.寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
.圖2是甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)結(jié)構(gòu)示意圖,寫出 a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
(1)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
CD
CD

A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
(2)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H
0(填“>”、“=”或“<”);
②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250℃
250℃

(3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
df
df

a.升溫        b.加入催化劑        c.增加CO的濃度
d.加入H2加壓e.加入惰性氣體加壓    f.分離出甲醇.

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