合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料.从天然气获得合成气过程中可能发生为:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ/mol 请回答下列问题: (1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示.反应中处于平衡状态的时间为______;10min时,改变的外界条件可能是______. (2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等.在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变.已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图象如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象. (3)反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)800℃时,反应的化学平衡常数K=1.0. ①某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO | H2O | CO2 | H2 | 0.5mol | 8.5mol | 2.0mol | 2.0mol |
答案
(1)由图可知,由图可知,在5~10分钟、12分钟后,甲烷浓度不变,是平衡状态;10min时甲烷的浓度继续减小,该反应向正反应方向移动,而该反应为吸热反应,则升高温度符合题意, 故答案为:5~10分钟、12分钟后;升高温度; (2)甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,且甲、乙两容器初始容积相等,由图可知,甲的体积不变,乙的压强不变,则假定甲不变,乙中发生CH4+CO2⇌2CO+2H2,其体积增大,则相当于压强减小,化学平衡向正反应方向移动,乙容器中CH4的转化率增大,但压强小,反应速率减慢,则达到平衡的时间变长,则乙中CH4的转化率随时间变化的图象为: , 故答案为:; (3)由表格中的数据可知,气体的体积相同,则物质的量与浓度成正比,Qc=<K=1.0,该反应向正反应方向移动,则正反应速率大于逆反应速率,即选a, 故答案为:a; ②800℃时,反应的化学平衡常数K=1.0,向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H2O,设参加反应的CO为xmol; CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) 起始量(mol):2 400 转化量(mol):x xx x 平衡量(mol):2-x 4-x xx K===1, 所以x=mol, 所以平衡时CO的转化率为:×100%=66.7%, 答:达到平衡时CO的转化率66.7%. |
举一反三
在一密闭容器中有如下反应:aX(g)+bY(g)⇌nW(g).某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据,作出了如下曲线图:
其中,ω(W)表示W在反应混合物中的体积分数,t表示反应时间.当其它条件不变时,下列分析正确的是( )A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1,a+b<n | B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2,n<a+b | C.图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响,且2使用的催化剂效果好 | D.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2,△H<0 | 如图所示是800℃时,X、Y、Z三种气体的浓度(c)随时间(t)的变化情况,t2是反应达到平衡的时间,写出反应的化学方程式:______.
| 在容积一定的密闭容器中,可逆反应A(g)+B(g)⇌xC(g),有如图所示的关系曲线,根据下图下列判断正确的是( )
A.p3>p4,y轴表示A的转化率 | B.p3<p4,y轴表示混合气体的密度 | C.p3<p4,y轴表示B的质量分数 | D.p3<p4,y轴表示混合气体的平均摩尔质量 | 在某个容积为2.0L的密闭容器中,在T℃时按下图1所示发生反应: mA(g)+nB(g)pD(g)+qE(s),△H<0(m、n、p、q为最简整数比).
(1)图1所示,反应开始至达到平衡时,用D表示的平均反应速率为______. (2)T℃时该反应的化学平衡常数K的数值为______. (3)反应达到平衡后,第6min时: ①若升高温度,D的物质的量变化曲线最可能的是______(用图2中的a~c的编号作答); ②若在6min时仍为原平衡,此时将容器的容积压缩为原来的一半.请在图3中画出6min后B浓度的变化曲线______. 4)在T℃时,相同容器中,若开始时加入0.4molA、0.8molB、0.9molD和0.5molE0.5mol,反应达到平衡后,A的浓度范围为______. (5)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是______. A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 B.有效碰撞理论可指导怎样提高原料的转化率 C.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品 D.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法 E.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益. | 工业上合成尿素是用CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O,当氨碳比,CO2的转化率随时间的变化关系如图所示,下列说法错误的是( ) A.该反应在60min时达到平衡状态 | B.NH3的平衡转化率为30% | C.增加氨碳比可进一步提高CO2的平衡转化率 | D.A点的逆反应速率υ逆(CO2)大于B点的正反应速率υ正(CO2) |
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