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研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题. (1)CO可用于合成甲醇.在压强为0.1Mpa条件下,在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH2,在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)平衡时CO的转化率与温度,压强的关系如图: ![]() (i)该反应属于______反应:(填“吸热”或“放热”). (ii)100℃时,该反应的平衡常数:K=______;(用a、b的代数式表示).若一个可逆反应的平衡常数K值很大,对此反应的说法正确的是:______填序号) a.该反应使用催化剂意义不大; b.该反应发生将在很短时间内完成; c.该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小; d.该反应一定是放热反应; (iii)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入amolCO,2amolH2,达到平衡时CO转化率______(填“增大”,“不变”或“减小”,下同)平衡常数:______. (iv)在某温度下,向一容积不变的密闭容器中充入2.5molCO,7.5molH2,反应生成CH3OH(g),达到平衡时,CO转化率为90%,此时容器内压强为开始时的压强______倍. (2)某温度条件下,若将CO2(g)和H2(g)以体积比1:4混合,在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷,已知: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol H2(g)+
则CO2(g)和H2(g)反应生成液态水的热化学方程式为:______. |
参考解答
(1)(i)由图可知,压强一定时,随温度升高,CO的转化率降低,故升高温度平衡向逆反应移动,则正反应为放热反应; 故答案为:放热; (ii)100℃,平衡时CO的转化率为0.5,所以参加反应的CO的物质的量为0.5amol. CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g); 开始(mol):a 2a0 变化(mol):0.5a a0.5a 平衡(mol):0.5a a0.5a 所以平衡时,CO的浓度为
a.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该反应在通常条件下一定可以发生,该反应可能需要催化剂才可以进行,故a错误; b.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该条件下反应速率很快,故b错误; c.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,反应达平衡时至少有一种反应物的百分含量很小,故c正确; d.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该反应是吸热还是放热,故d错误, 故答案为:
(iii)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入amolCO(g)、2amolH2(g),等效为在原平衡的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,CO的转化率增大,化学平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变, 故答案为:增大;不变; (iv)参加反应的CO的物质的量为2.5mol×90%=2.25mol,则: CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 物质的量减少△n 1 2 2.25mol 4.5mol 故平衡时总的物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol,恒温恒容下压强之比等于物质的量之比,故平衡时容器内压强为开始时压强的
故答案为:0.55; (2)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ?mol-1 ②H2(g)+
利用盖斯定律,将②×4-①可得:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=4×(-285.8kJ?mol-1)-(-890.3kJ?mol-1)=-252.9kJ?mol-1, 故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ?mol-1; |
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