时间:2021-06-11 06:45:27
1、填空题 下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
Ⅰ.已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:K=
,写出它所对应反应的化学方程式:
。
Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用。工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0～10.0 MPa,温度230～280 ℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH1="-90.7" kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2="-23.5" kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH3="-41.2" kJ·mol-1
(1)写出催化反应室中三个反应的总反应的热化学方程式: 。
(2)在某温度下,2 L密闭容器中发生反应①,起始时CO、H2的物质的量分别为2 mol和6 mol,3 min后达到平衡,测得CO的转化率为60%,则3 min内CO的平均反应速率为 。若同样条件下起始时CO物质的量为4 mol,达到平衡后CH3OH为2.4 mol,则起始时H2为 mol。
(3)下列有关反应③的说法正确的是 。
A.在体积可变的密闭容器中,在反应③达到平衡后,若加压,则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量不变、混合气体密度不变
B.若830 ℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K＞1.0
C.某温度下,若向已达平衡的反应③中加入等物质的量的CO和H2O(g),则平衡右移、平衡常数变大
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列实验,每次实验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,实验结果如图,
则CO转化率随温度变化的规律是 。
其原因是 。
参考答案：Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
Ⅱ.(1)3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
ΔH="-246.1" kJ·mol-1
(2)0.2 mol·L-1·min-1 8.4 (3)B
(4)温度低于240 ℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240 ℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小
在相等的时间里,在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大;在较高温时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小
本题解析：Ⅰ.生成物中有CO,根据原子守恒,反应物中有固体C,
C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)。
Ⅱ.(1)①×2+②+③得到
3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
ΔH="-246.1" kJ·mol-1。
(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(mol·L-1) 1 3 0
转化浓度(mol·L-1) 0.6 1.2 0.6
平衡浓度(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6
v(CO)=
=
="0.2" mol·L-1·min-1。
设起始时H2浓度为x mol·L-1,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(mol·L-1) 2 x 0
转化浓度(mol·L-1) 1.2 2.4 1.2
平衡浓度(mol·L-1) 0.8 x-2.4 1.2
条件不变,平衡常数不变:
=
,
x=4.2,
则起始时加入的H2的物质的量为:
4.2 mol·L-1×2 L="8.4" mol。
(3)反应③是一个反应前后气体体积不变的反应,加压、容器体积减小,平衡不移动,混合气体平均相对分子质量不变,混合气体密度增大,A错;催化反应室中温度230～280 ℃,低于830 ℃,利于反应正向进行,K增大,K＞1.0,B正确;温度不变,平衡常数不变,C错。
本题难度：困难
2、填空题 （12分）已知2A（g）+B（g）
2C（g），向容积为1L的密闭容器中加入0.050mol A和0.025mol B，在500℃时充分反应，达平衡后测得
，放出热量Q1 kJ。
（1）能说明上述反应已经达到化学平衡状态的是______________（填字母编号）
a.v（C）=2v（B） b.单位时间内生成2mol A的同时消耗1molB
c.容器内压强保持不变 d.容器内气体的密度保持不变
（2）若在相同的容器中只加入0.050mol C，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量Q2 kJ，则Q1与Q2之间的关系式可表示为___________________________（用含Q1、Q2的代数式表示）。
（3）500℃时，上述反应的化学平衡常数K=____________________。
（4）已知K（300℃）＞K（350℃），该反应是__________（填“放”或“吸”）热反应；若反应温度升高，A的转化率___________________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）某温度下，A的平衡转化率
与体系总压强（P）的关系如图所示，平衡状态由a变到b时，化学平衡常数K（A）______________K（B）（填“＞”、“＜”或“=”。 ）
参考答案：（1）b c（2分）
（2）Q1=4Q2（2分）
（3）3200L·mol—1（2分，不写单位只给1分）
（4）放热（2分） 减小（2分）
（5）=（2分）
本题解析：（1）a项没有标明正逆反应，不能说明；b项可以标明正逆反应速率相等；c项容器内压强保持不变，说明达到化学平衡状态；d项反应前后质量不变，总体积不变，则密度始终保持不变；
（2）加入0.050mol C与加入0.050mol A和0.025mol B，达到平衡状态完全相同；
2A（g）+B（g）
2C（g）
起始量（mol）0.05 0.025 0
转化量（mol）0.04 0.02 0.04
平衡量（mol）0.01 0.005 0.04
加入0.05molC转化后达到平衡C为0.04mol，转化率为20%，则Q1=4Q2
（3）K=
L·mol—1
（4）K（300℃）＞K（350℃），说明温度越低，平衡向正向进行越多，正反应方向是放热反应；若反应温度升高，平衡逆向移动，A的转化率减小。
（5）K只与温度有关，与压强、浓度无关，所以K值不变。
考点：考查化学平衡状态的标志、平衡移动及计算
点评：本题综合性较强，把化学平衡状态的建立、等效平衡、平衡的移动、化学平衡常数的计算均一一考查，难度较大。
本题难度：一般
3、选择题 已知448℃时反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)的平衡常数是49，则
，在该温度下的平衡常数是
A．
B．7
C．2401
D．
参考答案：D
本题解析：H2(g)+I2(g)
2HI(g)的平衡常数是49，即
；
的平衡常数为
，故D正确。
考点：本题考查化学平衡常数。
本题难度：一般
4、选择题 在相同的条件下（500℃），有相同体积的甲．乙两容器，甲容器充入1gO2和1gSO2，乙容器充入2gO2和2g SO2 。下列叙述中错误的是?
[? ]
参考答案：D
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 T℃时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是（ ? ）
A．平衡时X、Y的转化率相同
B．达到平衡后，将容器体积压缩为1?L，平衡向正反应方向移动
C．T℃时，该反应的化学方程式为：X（g）+Y（g）?2Z（g），平衡常数K=40
D．向该密闭容器中充入少量稀有气体（不参加反应），平衡不移动
参考答案：D
本题解析：
本题难度：简单