【題目】(13分)甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應如下:

反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=49.58 kJ·mol1

反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2

反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=90.77 kJ·mol1

回答下列問題:

(1)反應的ΔH2= 。

(2)反應能夠自發(fā)進行的條件是 (填“較低溫度”、“較高溫度”或“任何溫度”)。

(3)恒溫,恒容密閉容器中,對于反應,下列說法中能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是 。

A.混合氣體的密度不再變化

B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1311

D.甲醇的百分含量不再變化

(4)對于反應,不同溫度對CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的 是______。

A.不同條件下反應,N點的速率最大

B.溫度低于250 時,隨溫度升高乙烯的產(chǎn)率增大

C.M點時平衡常數(shù)比N點時平衡常數(shù)大

D.實際反應應盡可能在較低的溫度下進行,以提高CO2的轉(zhuǎn)化率

(5)若在1 L密閉容器中充入體積比為 31的 H2 和CO2發(fā)生反應,則圖中M點時,產(chǎn)物甲醇的體積分數(shù)為 ;該溫度下,反應的平衡常數(shù)K= ;若要進一步提高甲醇的體積分數(shù),可采取的措施有 。

【答案】除標注外,其余每空均2分

(1)+41.19 kJ·mol1

(2)較低溫度

(3)BD

(4)ABD

(5)16.7% 0.148(或者) 增大壓強(降低溫度)(1分)

【解析】

試題分析:

(1)根據(jù)蓋斯定律,反應=反應反應,故:

ΔH2=ΔH1ΔH3=(49.58 kJ·mol190.77 kJ·mol1)=+41.19 kJ·mol1

(2)反應為熵減的反應,ΔS<0,反應自發(fā)進行,則ΔG=ΔHTΔS<0,故要自發(fā)進行需要在較低溫度下進行;

(3)A、密度是混合氣體的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,所以混合氣體的密度不再變化不能說明反應達到平衡狀態(tài),A錯誤;B、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣體的總的物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量不變,物質(zhì)的量減小,所以混合氣體的平均分子量不再變化能說明反應達到平衡狀態(tài),B正確;C、CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1311不能說明正逆反應速率相等,反應不一定達到平衡狀態(tài),C錯誤;D、甲醇的百分含量不再變化說明反應達到平衡狀態(tài),D正確,答案選BD。

(4)A、化學反應速率隨溫度的升高而加快,催化劑的催化效率降低,所以V(M)有可能小于V(N),故A不正確;B、溫度低于250時,隨溫度升高平衡逆向進行乙烯的產(chǎn)率減小,故B不正確;C、升高溫度二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減低,則升溫平衡逆向移動,所以M化學平衡常數(shù)大于N,故C正確;D、為提高CO2的轉(zhuǎn)化率,平衡正向進行,反應是放熱反應,低的溫度下進行反應,平衡正向進行,但催化劑的活性會降低,導致反應速率減小,故D不正確;故答案為:ABD;

(5)若在1 L密閉容器中充入體積比為 31的 H2 和CO2,設為3 mol,1 mol,據(jù)圖可知M點時二氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%,

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量(mol) 1 3 0 0

變化量(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡量(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5

產(chǎn)物甲醇的體積分數(shù)=0.5/(0.5+1.5+0.5+0.5)×100%=16.7%;

平衡常數(shù)K==0.148;

反應前后氣體分子總數(shù)減小,若要進一步提高甲醇的體積分數(shù),可采取的措施有增大壓強平衡正向進行。

練習冊系列答案
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【題目】反應Ag+BgCg+Dg)過程中的能量變化如圖所示,回答下列問題.

1)該反應是 反應(填吸熱、放熱).

2)當反應達到平衡時,升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率 (填增大、減小不變),原因是

3)反應體系中加入催化劑對反應熱是否有影響? (填),原因是

4)在反應體系中加入催化劑,反應速率增大,E1E2的變化是:E1 ,E2 (填增大減小、不變).

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(2)Ti(BH4)2是一種儲氫材料。寫出基態(tài)Ti2+的電子排布式 ,BH4中B原子的雜化軌道類型是 。

(3)[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O中Cr的配位數(shù)為__________;

已知CrO5中Cr為+6價,則CrO5的結(jié)構(gòu)式為____________。

(4)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成無色揮發(fā)性液態(tài)Ni(CO)4,該分子呈正四面體構(gòu)型。試推測Ni(CO)4的晶體類型為________,Ni(CO)4易溶于下列_______(填選項字母)中。

A.水 B.四氯化碳 C.苯 D.硫酸鎳溶液

(5)FeO、NiO晶體中r(Ni2+)和r(Fe2+)分別為69 pm和78 pm,則熔點NiO______FeO(填“>”或“<”),原因為_____________________。

(6)硒化鋅(SnSe)是一種重要的半導體材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶胞中硒原子的配位數(shù) ;若該晶胞密度為ρ g·cm3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M g/mol。NA代表阿伏加德羅常數(shù),則晶胞參數(shù)a為 pm。

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T/℃

700

800

830

1 000

1 200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

則下列有關(guān)敘述不正確的是 ( )

A. 該反應為吸熱反應

B. 可測量容器總壓變化來判定化學反應是否達到平衡

C. 若在某平衡狀態(tài)時,c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),此時的溫度為830℃

D. 若平衡時兩種反應物的轉(zhuǎn)化率相等,則起始投入時n(CO2):n(H2)=1:1

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A. x可能等于2也可能等于3

B. 向平衡后的乙容器中充入氦氣可使cA)增大

C. 將乙容器單獨升溫可使乙容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分數(shù)與甲容器內(nèi)的相同

D. 若向甲容器中再充入2molA、2molB,則平衡時甲容器中0.78mol·L1cA)<1.56mol·L1

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反應時間/min

n(CO)/mol

n(H2O)/mol

0

1.20

0.60

t1

0.80

t2

0.20

下列說法正確的是 (  )

A. 反應在t1 min內(nèi)的平均速率為v(H2)=mol·L1·min1

B. 保持其他條件不變,起始時向容器中充入0.60 mol CO1.20 mol H2O,達到平衡時n(CO2)=0.30 mol

C. 保持其他條件不變,向平衡體系中再通入0.20 mol H2O,與原平衡相比,達到新平衡時CO轉(zhuǎn)化率增大,H2O的體積分數(shù)增大

D. 溫度升高至800 ℃,上述反應平衡常數(shù)為0.64,則正反應為吸熱反應

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