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能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景.工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應I:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q1
反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+Q2
下表所列數(shù)據(jù)是反應I在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定條件下將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中發(fā)生反應I,5分鐘后測得c(CO)=0.2mol/L,計算此段時間的反應速率(用H2表達)
 
 mol/(L?min).
(2)由表中數(shù)據(jù)判斷Q1
 
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若容器容積不變,下列措施可提高反應I中CO轉化率的是
 
(選填編號).
a.充入CO,使體系總壓強增大           b.將CH3OH(g)從體系中分離
c.充入He,使體系總壓強增大            d.原料氣循環(huán)使用
(4)寫出反應Ⅱ的平衡常數(shù)表達式:K=
 
;由于CO2化學惰性很大,因此找到合適的催化劑是實現(xiàn)該反應工業(yè)化的關鍵.該反應使用催化劑無法達到的效果是
 
(選填編號).
a.提高甲醇的單位時間產量      b.提高CO2的轉化率   c.縮短達到平衡所需時間.
分析:(1)計算CO濃度變化量,再根據(jù)v=
△c
△t
計算v(CO),利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v(H2);
(2)由表中數(shù)據(jù)可知,溫度升高K減小,說明溫度升高平衡左移,逆向是吸熱反應,正向是放熱反應;
(3)提高反應I中CO轉化率,改變條件應是平衡向正反應移動,結合選項根據(jù)平衡移動原理解答,但不能只增大CO的濃度;
(4)化學平衡常數(shù),是指在一定溫度下,可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值;
催化劑降低活化能,改變化學反應的反應速率,不能改變化學平衡.
解答:解:(1)CO濃度變化量為
2mol
2L
-0.2mol/L=0.8mol/L,故v(CO)=
0.8mol/L
5min
=0.16mol/(L?min),速率之比等于化學計量數(shù)之比,故v(H2)=2v(CO)=2×0.16mol/(L?min)=0.32mol/(L?min),
故答案為:0.32;
(2)由表中數(shù)據(jù)可知,隨溫度升高,平衡常數(shù)K減小,說明溫度升高,平衡逆向進行,所以正向是放熱反應,即Q1>0,故答案為:>;
(3)a.充入CO,使體系總壓強增大,平衡向正反應移動,但CO的轉化率降低,故a錯誤;
b.將CH3OH(g)從體系中分離,平衡向正反應方向移動,CO轉化率增大,故b正確;
c.充入He,使體系總壓強增大,各物質的濃度不變,平衡不移動,CO轉化率不變,故c錯誤;
d.原料氣循環(huán)使用,CO被充分利用,CO的轉化率增大,故d正確;
故答案為:bd;
(4)反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)k=
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
;
尋找到合適的催化劑是實現(xiàn)反應工業(yè)化的關鍵,催化劑降低反應活化能,增大反應速率,但不改變化學平衡,
a.反應速率增大,單位時間內生成甲醇增大,提高單位時間內甲醇的產量,故a正確;
b.使用催化劑,不影響平衡移動,二氧化碳的轉化率不變,故b錯誤;
c.催化劑加快反應速率,縮短到達平衡的時間,故c正確;
故答案為:
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
;b.
點評:本題考查化學反應速率、化學平衡常數(shù)、化學平衡的影響因素等,難度中等,注意掌握外界條件對化學平衡的影響.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源.具有廣泛的開發(fā)和應用前景.因此甲醇被稱為21世紀的新型燃料.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①下列條件中,能說明反應A達到平衡狀態(tài)的是
C
C

A.生成甲醇的速率與生成水的速率相等    B.v(H2)/3=v(CH3OH)
C.恒容容器中,體系的壓強不再改變      D.恒容容器中,混合氣體密度不再發(fā)生改變
②在一定的壓強下,將CO與H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應生成甲醇,則
△H2
0,△S
0(填“>”、“=”或“<”).
③對于反應B,若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產率的是
BD
BD

A.升高溫度                        B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強增大        D.按原比例再充入CO和H.
④某溫度下,將2mol CO和6mol H2,充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉化率為
80%
80%
,則該溫度下該反應的平衡常數(shù)為
2.04
2.04

(2)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(I)十3O2(g)=CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO(g)+O2 (g)═2CO2 (g)△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ.mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol

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科目:高中化學 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應I:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應II:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅱ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H2
0(填“>”、“<”或“=”),
②若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產率的是
BE
BE

A.升高溫度         B.將CH3OH(g)從體系中分離     C.使用合適的催化劑
D.充入He,使體系總壓強增大            E.按原比例再充入 CO和 H2
③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250°C
250°C
(從上表中選擇);
④恒溫下,1mol CO和nmol H2在一個容積可變的密閉容器中反應達到平衡后,生成a molCH3OH.若起始時放入3molCO+3nmolH2,則達平衡時生成CH3OH
3a
3a
mol.
(2)某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理,設計如圖所示的原電池裝置.
①該電池工作時,OH-
極移動(填“正”或“負”),
②該電池正極的電極反應式為
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)一模)能源短缺是人類面臨的重大問題之一.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景.工業(yè)上合成甲醇一般采用以下反應:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列數(shù)據(jù)是上述反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定條件下將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中發(fā)生反應,5分鐘后測得c(H2)=1.5mol/L,則此段時間內的反應速率(用CH3OH表達)
0.15
0.15
mol/(L?min).
(2)由表中數(shù)據(jù)分析可知,Q
0(填“>”、“<”或“=”).其它條件不變的情況下,若壓縮容器的體積,則平衡
向正反應方向
向正反應方向
移動(“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”),化學平衡常數(shù)K
不變
不變
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(3)在體積一定的密閉容器中,能說明該反應已處于化學平衡狀態(tài)的是
c
c
(填編號).
a.V(CO)=1/2V(H2)             b.混合氣體的密度保持不變
c.反應體系中的熱效應不再變化     d.c(CO):c(CH3OH)=1:1
(4)尋找到合適的催化劑是實現(xiàn)反應工業(yè)化的關鍵.該反應使用催化劑無法實現(xiàn)的目標是
bd
bd
(填編號).
a.提高單位時間內甲醇的產量      b.增大混合氣體中甲醇的體積分數(shù)
c.縮短達到平衡所需時間          d.提高一氧化碳的轉化率.

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科目:高中化學 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①上述反應符合“原子經濟”原則的是
 
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),
②下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅱ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)
I.由表中數(shù)據(jù)判斷△H2
 
0(填“>”、“<”或“=”).
Ⅱ.若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產率的是
 
(填序號).
A.升高溫度      B.將CH3OH(g)從體系中分離出來      C.使用合適的催化劑
D.充入He,使體系總壓強增大           E.按原比例再充入CO和H2
Ⅲ.
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉化率為
 
,此時的溫度為
 
(從上表中選擇);精英家教網
(2)某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理,設計如右圖所示的原電池裝置.
①該電池工作時,OH-
 
極移動(填“正”或“負”),
②該電池正極的電極反應式為
 

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