问题 问答题

原创工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)△H

(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).

温度250°C300°C350°C
K2.0410.2700.012
①由表中数据判断△H______0(填“>”、“=”或“<“)

②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为______,此时的温度为______.

(2)在100℃压强为0.1MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的平衡常数K=______(用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式).此时保持温度容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡______(向正反应方向、向逆反应方向)移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数______.(减小、增大、不变)

(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是______.

A.升温                B.加入催化剂              C.增加CO的浓度

D.恒容充入H2 E.恒压充入惰性气体        F.分离出甲醇

(4)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)______.

A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

B.混合气体的密度不变

C.混合气体的相对平均分子质量不变

D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

(5)300°C,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:

容器
反应物投入量1molCO、2moL H21molCH3OH2molCH3OH

CH3OH浓度(mol/L)c1c2c3
反应的能量变化akJbkJckJ
体系压强(Pa)p1p2p3
反应物转化率α1α2α3
请选择正确的序号填空(不定项选择)

①c1、c2、c3的关系表达正确的为______

A  c3>2c1      B c1<c3<2c1      C c1=c2

②a、b、c的关系表达正确的为______

A   c<2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b

③p1、p2、p3的关系不正确的为______

A  p1=p2      B  p2<p3<2p2       C  p3>2p2

④a1、a2、a3的关系表达不正确的为______

A  a1=a2       B a3<a2      C  a1+a2=1.

答案

(1)①温度升高,K减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故答案为:<;

 ②达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则转化的CO的物质的量为2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol,

所以CO的转化率为

1.6mol
2.0mol
×100%=80%,则

       CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

起始:1mol/L   3mol/L

转化:0.8mol/L  1.6mol/L          0.8mol/L

平衡:0.2mol/L  1.4mol/L          0.8mol/L

所以:k=

0.8mol/L
0.2mol/L×(1.4mol/L)2
=2.041(mol/L)-2,温度应为250℃,

故答案为:80%;250℃;

(2)

           CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

起始:

a
V
mol/L       
2a
V
mol/L         O

转化:0.5×

a
V
mol/L  
a
V
mol/L         0.5×
a
V
mol/L

平衡:0.5×

a
V
mol/L  
a
V
mol/L          0.5×
a
V
mol/L

k=

V2
a2

再向容器中充入a mol CH3OH(g),生成物浓度增大,平衡向逆反应方向移动,再次达到新平衡时,虽然CO的物质的量增多,但比总物质的量的增多要小,CO的体积分数反而减小,

故答案为:

V2
a2
;向逆反应方向;减小;

(3)A.升温,平衡向逆反应方向移动,CO的转化率的减小,故A错误;

B.加入催化剂,平衡不移动,转化率不变,故B错误;

C.增加CO的浓度,CO的转化率的减小,,故C错误;

D.恒容充入H2,平衡向正反应方向移动,转化率增大,故D正确;

E.恒压充入惰性气体,平衡不移动,转化率不变,故E错误;

F.分离出甲醇,平衡向正反应方向移动,转化率增大,故F正确.

故答案为:DF;

(4)A.无论是否达到平衡状态,生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等,故A错误;

B.无论是否达到平衡状态,气体的质量不变,容器的体积不变,则混合气体的密度不变,故B错误;

C.混合气体的相对平均分子质量不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;

D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化,说明反应达到平衡状态,故D正确.

故答案为:CD;

(5)甲乙为等效平衡,则有:c1=c2、a1=a2、a+b=|△H|、p1=p2

甲丙相比较,相当于在甲的基础上压缩容器体积,则平衡向正反应方向移动,

则有:c3>2c1、c<2|△H|、p2<p3<2p2、a3<a2

故答案为:AC;AB;C;A.

选择题
单项选择题