【題目】淮南是我國重要的煤炭生產(chǎn)基地,通過煤的氣化和液化,能使煤炭得以更廣泛的應用。

I.工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO,再利用CO和水蒸氣反應制H2時,存在以下平衡:

COg+H2OgCO2g+H2g

1)向2L恒容密閉容器中充入COH2Og),800℃時測得部分數(shù)據(jù)如下表。

t/min

0

1

2

3

4

nH2O/mol

1.20

1.04

0.90

0.70

0.70

nCO/mol

0.80

0.64

0.50

0.30

0.30

則從反應開始到2min時,用H2表示的反應速率為_________________;該溫度下反應的平衡常數(shù)K=___________________(小數(shù)點后保留1位有效數(shù)字)。

2)相同條件下,向2L恒容密閉容器中充入1molCO、3mol H2Og)、2molCO2g)、2mo1 H2g),此時v________v(填“>” “<” “=”)。

Ⅱ.一定條件下用COH2合成CH3OHCOg+2H2gCH3OHg△H=﹣105kJmol1.向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO4mol H2,測得不同溫度下容器內(nèi)的壓強(PkPa)隨時間(min)的變化關(guān)系如右圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示:

1Ⅱ和Ⅰ相比,改變的反應條件是______

2反應Ⅰ在6min時達到平衡,在此條件下從反應開始到達到平衡時vCH3OH=______

3反應Ⅱ在2min時達到平衡,平衡常數(shù)K=______

4比較反應Ⅰ的溫度(T1)和反應Ⅲ的溫度(T3)的高低:T1_____T3(填“>”“<”“=”),判斷的理由是_________________________________________________________

【答案】 0.075molL-1min-1 1.2 < 中使用催化劑 0.125 mol/Lmin 12 此反應為放熱反應,降低溫度,反應速率減慢,平衡向正反應方向移動

【解析】I.(1)從反應開始到2min,△n(H2O)=0.3mol,則生成0.3mol氫氣, v(H2)=0.3mol/(2L·2min)=0.075mol·L1·min1;根據(jù)已知表格信息,列出三段式:

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始n/mol 0.80 1.20 0 0

△n/mol 0.50 0.50 0.50 0.50

平衡n/mol 0.30 0.70 0.50 0.50

容器體積為2L,則K= =1.2

(2)2L恒容容器中充入1molCO、3molH2O2molCO2、2molH2,Qc==>1.2,平衡向逆反應方向進行,所以υ()<υ()。故答案為:<

Ⅱ. ①Ⅱ和Ⅰ相比反應速率加快,不影響平衡移動,正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應,應是使用催化劑;故答案為:Ⅱ中使用催化劑;

②根據(jù)pV=nRT可知,恒溫恒容下,壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比。反應Ⅰ起始狀態(tài)時壓強為2kPa,平衡時壓強為1kPa。則平衡時氣體的物質(zhì)的量為起始時氣體物質(zhì)的量的2倍。設(shè)CO轉(zhuǎn)化xmol,列三段式:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量(mol): 2 4 0

變化量(mol): 2

平衡量(mol): 2- 4-2

所以, =2,解得=1.5

v(CH3OH)=1.5mol/(2L·6min)=0.125mol/(L·min),故答案為:0.125mol/(L·min);

③Ⅱ、Ⅰ溫度相同,平衡常數(shù)相同,平衡常數(shù)K(Ⅱ)=K(Ⅰ)= ;故答案為:12;

④反應Ⅲ達平衡時所用的時間比反應Ⅰ達平衡時所用的時間長,化學反應速率快,且Ⅲ平衡時壓強比I小,與I相比平衡正向移動,正反應為氣體體積減小放熱反應,應降低溫度,故溫度T1溫度更高,故答案為:>;此反應為放熱反應,降低溫度,反應速率減慢,平衡向正反應方向移動。

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(1)該反應的化學方程式為;
(2)反應開始至2min,以氣體Z表示的平均反應速率為;
(3)平衡時容器內(nèi)混合氣體密度比起始時(填“大”,“小”或“相等”下同),混合氣體的平均相對分子質(zhì)量比起始時;
(4)將a mol X與b mol Y的混合氣體發(fā)生上述反應,反應到某時刻各物質(zhì)的量恰好滿足:n(X)=n(Y)=2n(Z),則原混合氣體中a:b=

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