煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。(1)已知:CO2(g)

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。(1)已知:CO2(g)

题型:不详难度:来源:
煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH=______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

T1T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L1,则CO的转化率为80%
(3)一定温度下,向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2 min内的平均反应速率v(CH3OH)=__________。该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=__________。相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则__________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数                 B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间               D.平衡时气体的密度
答案
(1)ΔH1ΔH2ΔH3
(2)①> ②350 1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失 ③AD
(3)0.125 mol·L1·min1 4 D
解析
(1)根据盖斯定律可得,ΔH=ΔH1ΔH2ΔH3。(2)①由图可知,T2T1,温度升高CO的转化率降低,说明正反应为放热反应,温度升高时K降低,所以K1K2。②曲线c的转化率最低,则其对应的温度最高,所以曲线c所表示的温度为350 ℃。1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失。③A项,由于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)为反应前后气体体积不相等的反应,所以当其达到平衡时,体系的压强才保持不变,对;B项,H2与CO均为反应物,在未达到平衡时H2的消耗速率也是CO的消耗速率的2倍,错;C项,使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间,但不能提高CH3OH的产率,错;D项,CO起始浓度为1 mol·L1,平衡后为0.2 mol·L1,则转化0.8 mol·L1,转化率为80%,对。(3)0~2 min内n(H2)的改变量为1.0 mol,浓度的变化量为0.5 mol·L1,则v(H2)=0.25 mol·L1·min1v(CH3OH)=0.125 mol·L1·min1;各物质的平衡浓度分别为c(H2)=0.5 mol·L1c(CO)=0.25 mol·L1c(CH3OH)=0.25 mol·L1,则反应CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)的

而反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=1/K1=1/0.25=4。
举一反三
碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气反应为
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol1
以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
A.升高温度B.增加碳的用量C.加入催化剂D.用CO吸收剂除去CO
(2)已知:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol1,则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的焓变ΔH=________。
(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨作电极,该电池负极反应式为______________________________________。
若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液,设有0.01 mol CH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部逸出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=________。
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。得到如下数据:
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需时间/min
H2O
CO
H2
CO
 
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
 
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件,反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)_________________________
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图甲所示。

请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为________________________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其他条件相同,请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
题型:不详难度:| 查看答案
面对目前世界范围内的能源危机,甲醇作为一种较好的可再生能源,具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式:
①CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol1
②CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数________。
(3)已知在T ℃时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32,在该温度下,已知c(CO)=1 mol·L1c(H2O)=1 mol·L1,某时刻经测定CO的转化率为10%,则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡,原因是_________________________________________________
此时刻v________v(填“>”或“<”)。
题型:不详难度:| 查看答案
甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题:
高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+260 kJ/mol
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为                                 
题型:不详难度:| 查看答案
红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。根据下图回答下列问题:

(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是                            
(2)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3                   ,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4           ΔH3(填“大于”、“小于”、或“等于”)。
题型:不详难度:| 查看答案
在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。这两步的能量变化示意图如下:

(1)第二步反应是       反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是                    
(2)1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO2- (aq)的热化学方程式是                   
题型:不详难度:| 查看答案
最新试题
热门考点

超级试练试题库

© 2017-2019 超级试练试题库,All Rights Reserved.