CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛.已知(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1(Ⅱ)CO2(g)+3H2(

CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛.已知(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1(Ⅱ)CO2(g)+3H2(

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CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛.
已知(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1
(Ⅱ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ•mol-1
(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ•mol-1
(Ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)写出由H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为______.根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响______.
(2)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图甲所示.其中CO转化率随温度升高而降低的原因是______.
(3)由CO和H2在催化剂作用下,也可以合成甲醇.反应原理为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).
①对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则以上反应KP=______;
②在容积均为1L的密闭容器(a、b、c、d、e)中,分别充入1molCO和2molH2等量混合气体,在不同的温度下(温度分别为T1、T2、T3、T4、T5),经相同的时间,在t时刻,测得容器甲醇的体积分数(如图乙所示).解析在T1~T2及T4~T5二个温度区间,容器内甲醇的体积分数如图乙所示的变化趋势,其原因是______.
③在不改变反应物用量情况下,将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态,可采取的措施有(写出2点)______、______.
答案
(1)Ⅰ、CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1
Ⅳ、2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ•mol-1
依据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g),△H=-204.7kJ•mol-1
该反应是气体体积减小的反应,增加压强,平衡正向进行,反应速率加快,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3产率增加,
故答案为:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g),△H=-204.7kJ•mol-1;增大压强,化学反应速率增大,平衡正向移动,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加;
(2)CO转化率随温度升高而降低,是因为反应是放热反应,升温平衡逆向进行,故答案为:反应放热,温度升高,平衡逆向移动;
(3)①平衡常数指的是:生成物浓度之幂或分压力的乘积与反应物浓度的幂或分压力的乘积之间的比值,故KP=
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)

故答案为:
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)

②反应进行到t时刻时,a、b没有达到平衡状态,c、d、e达到平衡状态,故T1-T2区间,化学反应未达到平衡状态,温度越高,化学反应速率越快,所以甲醇的体积分数随着温度的升高而提高.T3-T4区间,化学反应已达到平衡状态,由于正反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以甲醇的体积分数减少,
故答案为:T1-T2区间,化学反应未达到平衡状态,温度越高,化学反应速率越快,所以甲醇的体积分数随着温度的升高而提高.T3-T4区间,化学反应已达到平衡状态,由于正反应为放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以甲醇的体积分数减少;
③将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态,即降低甲醇的含量,使平衡逆向移动,可采取的措施有:升温、减压,
故答案为:升温;降压.
举一反三
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.
(1)工业上一般采用两种方法制备甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K).
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温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
已知2A(g)+B(g)⇌2C(g),△H=-akJ/mol(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A和1mol B,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为ωmol/L,放出热量为bkJ.
(1)比较a______b(填“>”“=”或“<”).
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1______T2(填“>”、“=”或“<”).
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T/KT1T2T3
K1.00×1072.45×1051.88×103
将0.23mol二氧化硫气体和0.1lmol氧气混合放人容积为1L的密闭容器中,发生反应生成三氧化硫气体,反应达到平衡时,得到0.12mol三氧化硫气体.若温度保持不变,向其中再加入0.50mol氧气后重新达到平衡,则氧气的转化率______(填“增大”、“不变”或“减小”),混合气体的密度______(填“增大”、“不变”或“减小”),该温度下反应的平衡常数K______(填“增大”、“不变”或“减小”);若温度保持不变,向其中再加入0.12mol氦气后重新达到平衡,则二氧化硫的转化率______(填“增大”、“不变”或“减小”)
在一密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)+Q(Q>0)达到平衡.完成下列填空:
(1)升高温度,平衡向______方向移动(选填“正反应”或“逆反应”).在工业生产中反应温度控制在400~500℃,主要是因为______.
(2)欲使SO2转化率增大,可采取的措施有______、______.
(3)若容器容积为2L,开始加入的SO2为0.1mol,20s后测得SO3的物质的量为0.08mol,则O2的平均反应速率为______mol/(L•s).
某温度下,在一容积不变的密闭容器中,A(g)+2B(g)⇌3C(g)达到平衡时,A.B和C的物质的量分别为3mol、2mol和4mol,若温度不变,向容器内的平衡混合物中再加入A、C各lmol,此时该平衡移动的方向为(  )
A.向左移动B.向右移动C.不移动D.无法判断