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1、简答题 能源短缺是人类面临的重大问题之一.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇一般采用以下反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列数据是上述反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度
时间:2017-07-10 19:14:15
1、简答题 能源短缺是人类面临的重大问题之一.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇一般采用以下反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列数据是上述反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度
参考答案:(1)依据化学平衡三段式列式得到
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol) 260
变化量(mol)1.5 31.5
5分钟量(mol) 0.5 2L×1.5mol/L=3mol 1.5
用CH3OH表达的反应速率=1.5mol2L5min=0.15mol/L?min,
故答案为:0.15;
(2)表中数据分析可知随温度升高,平衡常数K减小,说明温度升高,平衡逆向进行,所以正向是放热反应,Q>>0,反应前后气体体积减小,依据平衡移动原理,增大压强平衡向气体体积减小的分析进行,所以压缩体积是增大压强,平衡正向进行;平衡常数琐碎温度变化,不随浓度、压强等因素变化,所以K不变,
故答案为:>;向正反应方向;不变;
(3)反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变;
a.V正(CO)=1/2V正(H2),正反应速率之比等于化学方程式中 计量数之比,仅表示反应正向进行,不能说明反应达到平衡,故a错误;
b.混合气体的密度保持不变,混合气体在乙定容密闭容器中进行,质量守恒,体积不变,反应过程中混合气体的密度始终不变,故b错误;
c.反应体系中的热效应不再变化,反应达到平衡反应的热量变化一定,平衡发生移动,反应的热量发生改变,证明反应达到平衡,故C正确;
d.c(CO):c(CH3OH)=1:1浓度相同,和起始量,变化量等有关,与平衡无直接关系,不能做平衡的标志,故d错误;
故答案为:c;
(4)寻找到合适的催化剂是实现反应工业化的关键,催化剂降低反应活化能,增大反应速率,但不改变化学平衡,
a.提高单位时间内甲醇的产量,反应速率增大,单位时间内生成甲醇增大,故a不符合;
b.增大混合气体中甲醇的体积分数,催化剂不改变化学平衡,体积分数不变,故b符合;
c.缩短达到平衡所需时间,催化剂加快反应速率,缩短到达平衡的时间,故c不符合;
d.提高一氧化碳的转化率,催化剂不改变平衡,反应物的转化率不变,故d符合;
故答案为:bd.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 已知2NO2(g)?N2O4(g)△H(298K)=-52.7kJ?mol-1,某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响,做了如下两组实验:
Ⅰ.该小组的同学取了两个烧瓶A和B,分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中(如图所示),然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体.
请回答:
(1)A中的现象______,B中的现象______;
(2)由此可知,降低温度,该化学平衡向______(填“正”或“逆”)反应方向移动;
(3)该化学反应的浓度平衡常数表达式为______,升高温度,该反应中NO2的转化率将______(填“增大”、“减小”或“不变”).
Ⅱ.在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3NO2气体,将针筒前端封闭.
(1)将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处,此时气体的颜色变深,一段时间后气体颜色又变浅了,但仍比第一支针筒气体的颜色深.
①推进针筒后颜色变深的原因是______;
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是______;
③由此实验得出的结论是______.
(2)将第三支针筒活塞快速拉至20cm3处,该同学观察到的现象是______;在此过程中,该反应的化学平衡常数将______?(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),NO2的转化率将______.600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/m0ithnhzgw3.png\">
参考答案:(1)浓硫酸稀释时放出热量,导致溶液的温度升高,硝酸铵溶解时吸收热量,导致溶液的温度降低,反应2NO2(g)?N2O4(g)是放热反应,A烧杯中,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化氮气体浓度增大,气体颜色加深,降低温度,平衡向正反应方向移动,二氧化氮浓度降低,所以气体颜色变浅,故答案为:气体颜色加深,气体颜色变浅;
(2)由以上分析知,降低温度,平衡向正反应方向移动,故答案为:正;
(3)Kc=C(N2O4)C2(NO2),升高温度,平衡向逆反应方向移动,导致二氧化氮转化率降低,
故答案为:Kc=C(N2O4)C2(NO2);?减小;
Ⅱ.(1)①气体的体积减小时,NO2浓度增大,则气体颜色加深,
故答案为:气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深;
②气体体积减小,则气体压强增大,平衡向正反应方向移动,二氧化氮浓度降低,所以气体颜色变浅,
故答案为:增大压强,减小气体的体积,平衡向正反应方向移动;
③增大压强,化学平衡向气态物质系数减小的方向移动,故答案为:增大压强,化学平衡向气态物质系数减小的方向移动;
(2)气体体积增大,二氧化氮浓度减小,所以气体颜色变浅,同时气体的压强减小,平衡向逆反应方向移动,二氧化氮的浓度增大,但仍不如第一支针筒气体的浓度大,所以仍比第一支针筒气体的颜色浅;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,平衡向逆反应方向移动,所以二氧化氮的转化率减小,
故答案为:气体的颜色先变浅,一段时间后又变深,但仍比第一支针筒气体的颜色浅,不变,减小.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 已知N2(g)+3H2(g) 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/l3n4fovkvxm.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">NH3(g)△H <0 ,SO2(g)+02(g)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/l3n4fovkvxm.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">2S03(g),△H <0,不能用化学平衡移动原理说明的事实是
A.合成氨应该在高压塔中下进行
B.工业生产中,温度越低越好
C.制取SO2中,O2适当过量,经济性好
D.及时向合成氨气的塔里喷水,溶解、分离出氨气
参考答案:B
本题解析:
A.在合成NH3的可逆反应中,加压有利于平衡正移。
B.温度低虽然有利于两个平衡正移,提高转化率,但是温度低,速率太慢,生产效率低下。
C.制取SO2中,SO2价格贵,O2适当过量,SO2转化率大,经济性好
D.及时分离从合成塔中混合气体中的氨气,有利于合成氨
考点:1、影响化学反应速率的因素 2、影响化学平衡的因素
本题难度:一般
4、选择题 4、在体积固定不变的密闭容器中,充入2molNO和1molO2,在一定条件下达到平衡时,NO的转化率为95%,此时容器内的压强与开始时的压强之比是:
A.等于2.05/3
B.小于2.05/3
C.大于2.05/3
D.等于2/3
参考答案:B
本题解析: 2NO + O2 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/tixax44ck5w.gif\" style=\"vertical-align:middle;\"> 2NO2
始 2mol 1mol 0
转 1.9mol 0.95mol 1.9mol
平 0.1mol 0.05mol 1.9mol
压强比=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/zqghgvbc3hb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/iiyxe5shb3s.png\" style=\"vertical-align:middle;\">=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/05vl13sqrhm.png\" style=\"vertical-align:middle;\">=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060703/21bhr44bt3u.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
但由于该反应为可逆反应,所以小于2.05/3
考点:转化率的计算
点评:本题要弄清楚什么是可逆反应,以及简单的计算,要掌握可逆反应的特点。
本题难度:一般
5、填空题 甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1?mol?CH4和2?mol?H2O(g)通入反应室(容积为100L),并在一定条件下发生如下反应:CH4(g)+H2O(g)600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"WIDTH: 36px; HEIGHT: 17px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/aqtrrdtigwm.png\">CO(g)+3H2(g)……Ⅰ 测得CH4的转化率与温度、压强的关系如图。
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"WIDTH: 251px; HEIGHT: 155px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/3uya1hk2ftc.png\">
①当压强为P1,温度为100℃时达到平衡所需的时间为5min。则用H2表示0~5min内的平均反应速率为_? 。
②图中的P1_?_P2(填“<”、“>”或“=”)。
③100℃时该反应的平衡常数为_?_。
④在其它条件不变时降低温度,反应I的逆反应速率将_?_(填“增大” “减小”或“不变”),反应?移动(填“向正方向”、“向逆方向”或“不”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,其反应如下:CO(g)+2H2(g)600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"WIDTH: 27px; HEIGHT: 9px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/rn1hiseutjy.png\">CH3OH(g)……II
①则该反应的△H_?_0,△S_? _0(填“<”、“>”或“=”)。
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是_?_。
A.升高温度?
B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.充入He,使体系总压强增大?
D.再充入1mol CO和3mol H2
③为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"WIDTH: 577px; HEIGHT: 100px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/ki3g1up3dpl.png\">
参考答案:(1)①0.003mol·L-1·min-1;②<;③2.25 ×10-4;④减少;向逆反应方向
(2)①<;<;②BD③600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"WIDTH: 522px; HEIGHT: 92px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060717/cbm2y0ktu2u.png\">
本题解析:
本题难度:一般