化學反應方程式 | 平衡常數 | |
500℃ | 700℃ | |
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)△H1=akJ/mol | 2.5 | 0.2 |
②H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)△H2=bkJ/mol | 1.0 | 2.3 |
③3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H3 | K3 | 4.6 |
分析 (1)煤的氣化是指煤與水蒸氣反應生成CO與H2的過程.
(2)①因溫度高不利于平衡向放熱反應方向移動,從而導致平衡常數減小,而反應①在700℃時的平衡常數比在500℃時的平衡常數小,故①的正反應是放熱反應,反應②在700℃時的平衡常數比在500℃時的平衡常數大,故②的正反應是吸熱反應;依據蓋斯定律,用熱化學方程式①+②就可得熱化學方程式③;
②依據數據計算濃度商Qc和得到的平衡常數比較判斷反應進行的方向,比較甲醇的生成速率和消耗速率大;
③依據蓋斯定律,用熱化學方程式①+②就可得熱化學方程式③,所以反應①、②的平衡常數表達式相乘得到反應③的平衡常數;
(3)①由圖1知,530℃,0.1Mpa時乙烯的選擇性最大;
②t0時刻,n(H2O)=3.6mol n(CH2=CH2)=1.8mol,設甲醇起始物質的量為x mol,
2CH3OH(g)?CH2=CH2(g)+2H2O(g)
起始量(mol) x 0 0
變化量(mol) 3.6 1.8 3.6
t0時刻量(mol) x-3.6 1.8 3.6
$\frac{x-3.6}{x-3.6+1.8+3.6}$=10%,得到x計算甲醇的轉化率;
根據外界條件對化學平衡的影響來解答;
③因壓強變大后平衡向右移動,導致生成水的量增大,繪制圖象時應注意條件改變后水的物質的量沒有立即變化,重新達到平衡所需要的時間應比t3多.
解答 解:(1)煤的氣化是指煤與水蒸氣反應生成CO與H2的過程,反應的化學方程式為:C+H2O(g)$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H2;
故答案為:C+H2O(g)$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H2;
(2)①因溫度高不利于平衡向放熱反應方向移動,從而導致平衡常數減小,而反應①在700℃時的平衡常數比在500℃時的平衡常數小,故①的正反應是放熱反應,a<0;反應②在700℃時的平衡常數比在500℃時的平衡常數大,故②的正反應是吸熱反應,b>0,所以△H1<△H2;
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)△H1=akJ/mol ①
H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)△H2=bkJ/mol ②
依據蓋斯定律,①+②得熱化學方程式:3H2(g)+CO2 (g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3=(a+b)kJ/mol;
故答案為:<;c=a+b;
②若反應①在容積為2L的密閉容器中進行,500℃測得某一時刻體系內H2、CO、CH30H物質的量分別為4、2、10,求得Qc=$\frac{C(C{H}_{3}OH)}{{C}^{2}({H}_{2})C(CO)}$=$\frac{5}{2{\;}^{2}×1}$<2.5,故此時反應向右進行,甲醇的生成速率大于其消耗速率;
故答案為:>;
③反應①、②的平衡常數相乘得到反應③的平衡常數K3=2.5×1=2.5;
故答案為:2.5;
(3)①由圖1知,530℃,0.1Mpa時乙烯的選擇性最大,為盡可能多地獲得乙烯,控制的生產條件為530℃,0.1Mpa;
故答案為:530℃,0.1Mpa;
②t0時刻,n(H2O)=3.6mol n(CH2=CH2)=1.8mol,設甲醇起始物質的量為x mol,
2CH3OH(g)?CH2=CH2(g)+2H2O(g)
起始量(mol) x 0 0
變化量(mol) 3.6 1.8 3.6
t0時刻量(mol) x-3.6 1.8 3.6
$\frac{x-3.6}{x-3.6+1.8+3.6}$=10%,x=4.2mol則甲醇的轉化率為$\frac{3.6}{4.2}$×100%=85.7%;
降低壓強、分離乙烯或水,平衡正向移動,甲醇的轉化率提高;
故答案為:85.7%;降低壓強、分離乙烯或水;
③若在t1 時刻將容器容積快速擴大到原來的2倍,因壓強變大后平衡向右移動,導致生成水的量增大,繪制圖象時應注意條件改變后水的物質的量沒有立即變化,重新達到平衡所需要的時間應比t3多,在圖中繪制出此變化發(fā)生后至反應達到新平衡時水的物質的量與時問的關系圖為:;
故答案為:85.7%;.
點評 本題考查了化學平衡的影響因素分析,化學計算,圖象的判斷方法,注意平衡常數的計算應用以及平衡移動的原理,掌握基礎是解題關鍵,題目難度中等.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | ②③⑤⑦⑧ | B. | ①④⑥⑦ | C. | ①②③⑤⑦ | D. | ④⑥⑦⑧ |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaAlO2三份溶液中的c(Na+):②>③>① | |
B. | 將0.5 mol/L的Na2CO3溶液與amol/L的NaHCO3溶液等體積混合,c(Na+)<c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) | |
C. | 10mL0.1mol/LCH3COOH溶液與20mL0.1mol/LNaOH溶液混合后,溶液中離子濃度關系:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH) | |
D. | 25℃某濃度的NaCN溶液的pH=d,則其中由水電離出的c(OH-)=10-dmol/L |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | Mg2+、Na+、SO42- | B. | K+、H+、HCO3- | C. | Cu2+、NO3-、SO42- | D. | Ba2+、NO3-、CO32- |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 0.15mol | B. | 0.3mol | C. | 0.05mol | D. | 無法計算 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 過氧化鈉與水反應時,生成0.1mol氧氣轉移的電子數為0.4NA | |
B. | 23g Na 與足量H2O反應完全后可生成NA個H2分子 | |
C. | 標準狀況下,22.4LN2和H2混合氣中含NA個原子 | |
D. | 3mol單質Fe完全轉變?yōu)镕e3O4,失去8 NA個電子 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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