“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途
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“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题: (1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。已知在1 100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。 ①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值 (填“增大”、“减小”或“不变”); ②1 100 ℃时测得高炉中,c(CO2)="0.025" mol·L-1,c(CO)="0.1" mol·L-1,则在这种情况下,该反应向 进行(填“左”或“右”),判断依据是 。 (2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= 。 ②反应达到平衡后,下列措施能使增大的是 (填符号)。A.升高温度 | B.再充入H2 | C.再充入CO2 | D.将H2O(g)从体系中分离 | E.充入He(g) |
答案
(1)①增大 ②右 因为c(CO2)/c(CO)=0.25<0.263 (2)①0.225 mol/(L·min) ②B、D |
解析
(1)①因为炼铁反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大。 ②FeO(s)+CO(g)CFe(s)+CO2(g)在1 100 ℃时的平衡常数为0.263,此时Qc=c(CO2)/c(CO)="0.025" mol·L-1/0.1 mol·L-1=0.25<0.263,说明反应没有达到平衡,反应向右进行。 (2)①根据反应过程中CO2的浓度变化可知,从反应开始到达平衡,CO2的浓度变化为0.75 mol·L-1,所以H2的浓度变化为3×0.75 mol·L-1="2.25" mol·L-1,H2的反应速率为2.25 mol·L-1/10 min="0.225" mol·L-1·min-1。 ②使增大,需要使平衡向正反应方向移动,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A错;再充入H2,CH3OH的浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,B对;再充入CO2,CO2的转化率减小,CO2浓度增大,CH3OH浓度虽然增大,但是不如CO2浓度增大的多,比值减小,C错;将H2O(g)从体系中分离出来,平衡向右移动,CH3OH浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,D对;充入He对平衡无影响,比值不变,E错 |
举一反三
下列反应中符合下图图像的是 ( )。
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-Q1 kJ·mol-1(Q1>0) | B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)ΔH=+Q2 kJ·mol-1(Q2>0) | C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-Q3 kJ·mol-1(Q3>0) | D.H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)ΔH=+Q4 kJ·mol-1(Q4>0) |
|
一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1 mol H2O(g),发生反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+484 kJ·mol-1,不同时间产生O2的物质的量见下表:
时间/min
| 20
| 40
| 60
| 80
| n(O2)/mol
| 0.001 0
| 0.001 6
| 0.002 0
| 0.002 0
| 下列说法不正确的是 ( )。 A.前20 min内的平均反应速率v(H2O)=5.0×10-5 mol·L-1·min-1 B.达到平衡时,至少需要从外界吸收能量0.968 kJ C.增大c(H2O),可以提高水的分解率 D.催化效果与Cu2O颗粒的大小有关 |
合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。图1表示在一定的温度下此反应过程中的能量的变化,图2表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线,图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
下列说法正确的是 ( )。 A.由图1可得加入适当的催化剂,E和ΔH都减小 B.图2中0~10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1, 从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d C.图3中A、B、C三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是B点 D.图3中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:T1>T2,K1>K2 |
向一容积为1 L的密闭容器中加入一定量的X、Y,发生反应aX(g)+2Y(s)bZ(g) ΔH<0。如图是容器中X、Z的物质的量浓度随时间变化的曲线。
根据以上信息,下列说法正确的是 ( )。A.用X表示0~10 min内该反应的平均速率为v(X)=0.045 mol·L-1·min-1 | B.根据上图可求得化学方程式中a∶b=1∶3 | C.推测在第7 min时曲线变化的原因可能是升温 | D.推测在第13 min时曲线变化的原因可能是降温 |
|
党的十八大报告中首次提出“美丽中国”的宏伟目标。节能减排是中国转型发展的必经之路,工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施,下图是几种工业生产的联合生产工艺:
请回答下列问题: (1)装置甲为电解池,根据图示转化关系可知:A为____________(填化学式),阴极反应式为____________。 (2)装置丙的反应物为Ti,而装置戊的生成物为Ti,这两个装置在该联合生产中并不矛盾,原因是_________________________________________________ 装置戊进行反应时需要的环境为________(填字母序号)。 A.HCl气体氛围中 B.空气氛围中 C.氩气氛围中 D.水中 (3)装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。 ①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如下表: 符合表中的平衡常数x的数值是________(填字母序号)。 A.0 B.0.012 C.32.081 D.100 ②若装置乙为容积固定的密闭容器,不同时间段各物质的浓度如下表:
| c(CO)
| c(H2)
| c(CH3OH)
| 0 min
| 0.8 mol·L-1
| 1.6 mol·L-1
| 0
| 2 min
| 0.6 mol·L-1
| y
| 0.2 mol·L-1
| 4 min
| 0.3 mol·L-1
| 0.6 mol·L-1
| 0.5 mol·L-1
| 6 min
| 0.3 mol·L-1
| 0.6 mol·L-1
| 0.5 mol·L-1
| 反应从2 min到4 min之间,H2的平均反应速率为________。反应达到平衡时CO的转化率为________。反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是________(填字母序号)。 A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度 (4)装置己可以看作燃料电池,该燃料电池的负极反应式为____________ ________________________________________________。 |
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