分析 (1)將已知方程式變型得到目標方程式,依據(jù)蓋斯定律計算反應熱;升高溫度、增大壓強、加入催化劑、增大濃度、增大接觸面積等措施可以加快反應速率;
(2)①由圖1可知,溫度相同時,在壓強為P2時平衡時CO的轉化率高,由反應CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)可知壓強越大,越有利于平衡向正反應進行;
②由圖1可知,在P1壓強下,100℃時,CO的轉化率為0.5,據(jù)此計算CO的濃度變化量,根據(jù)三段式計算平衡時各組分的平衡濃度,計算合成甲醇的化學平衡常數(shù);
③在其它條件不變的情況下,向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol,等效減小氫氣的濃度,平衡向逆反應移動;
④在其它條件不變的情況下,再增加a mol CO和2a molH2,相當于壓強增大,平衡正向進行達到新平衡時;
(3)根據(jù)影響化學反應速率和化學平衡的因素進行判斷得出正確結論.a(chǎn)、b沒有達到平衡狀態(tài),c、d、e達到平衡狀態(tài).
解答 解:(1)①CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJ•mol-1
②CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1,
依據(jù)蓋斯定律②+③×2-①得:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H,則△H=△H2+2△H3-△H1=-90.1KJ/mol;
反應為氣體體積減小的放熱反應,能夠增大上述合成甲醇反應的反應速率的是,
a.使用高效催化劑,降低反應的活化能,可以加快反應速率,故a正確;
b.降低反應溫度減慢反應速率,故b錯誤;
c.增大體系壓強反應速率增大,故c正確;
d.不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來,生成物難度減小,反應速率減小,故d錯誤;
故選ac,
故答案為:-90.1; a、c;
(2)①由圖1可知,溫度相同時,在壓強為P2時平衡時CO的轉化率高,由反應CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)可知壓強越大,
越有利于平衡向正反應進行,故壓強P1<P2,
故答案為:小于;
②由于平衡常數(shù)與壓強沒有關系,所以根據(jù)圖象可知,在100℃P1時,CO的轉化率是0.5,則
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
起始濃度(mol/L) $\frac{a}{V}$ $\frac{2a}{V}$ 0
轉化濃度(mol/L) $\frac{a}{2V}$ $\frac{a}{V}$ $\frac{a}{2V}$
平衡濃度(mol/L) $\frac{a}{2V}$ $\frac{a}{V}$ $\frac{a}{2V}$
所以平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{a}{2V}}{\frac{a}{2V}×(\frac{a}{V})^{2}}$=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$,
故答案為:$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$;
③在其它條件不變的情況下,向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol,等效減小氫氣的濃度,平衡向逆反應移動,
故答案為:向左;
④在其它條件不變的情況下,再增加a mol CO和2a molH2,相當于壓強增大,平衡正向進行達到新平衡時,CO的轉化率增大,
故答案為:增大;
(3)反應進行到t時刻時,a、b沒有達到平衡狀態(tài),c、d、e達到平衡狀態(tài),故T1-T2區(qū)間,化學反應未達到平衡狀態(tài),溫度越高,化學反應速率越快,所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高.T3-T4區(qū)間,化學反應已達到平衡狀態(tài),由于正反應為放熱反應,溫度升高平衡向逆反應方向移動,所以甲醇的體積分數(shù)減少,
故答案為:T1-T2區(qū)間,化學反應未達到平衡狀態(tài),溫度越高,化學反應速率越快,所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高.T3-T4區(qū)間,化學反應已達到平衡狀態(tài),由于正反應為放熱反應,溫度升高平衡向逆反應方向移動,所以甲醇的體積分數(shù)減少;
點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的應用、圖象分析應用,化學平衡移動原理的分析判斷,平衡常數(shù)的表示方法,題目難度中等.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | ①③④⑥ | B. | ①④⑥⑩ | C. | ①②④⑥ | D. | ①③④⑥ |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 膠體區(qū)別于其他分散系的本質原因是具有丁達爾效應 | |
B. | 靜電除塵除去空氣中的飄塵是利用了膠體粒子的帶電性 | |
C. | 從顏色上無法區(qū)別FeCl3溶液和Fe(OH)3膠體 | |
D. | 在江河入海處容易形成沙洲與膠體的聚沉無關 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 放電時,負極反應為:Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42- | |
B. | 充電時,電解質溶液中K+向陽極移動 | |
C. | 充電時,電解質溶液中c(OH-)逐漸減小 | |
D. | 放電時,電路中通過2mol電子,消耗氧氣22.4L(標準狀況) |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 氣體A一定是CO2,氣體B一定是NH3 | |
B. | 白色沉淀一定是Al(OH)3 | |
C. | 溶液中一定存在Fe2+、NO3-、NH4+、SO42- | |
D. | 溶液中可能存在Na+ |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | a為電池的正極 | |
B. | 電解過程中H+移向陽極 | |
C. | 反應前后溶液的pH保持不變 | |
D. | 陰極反應式:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
溫度/℃ | 400 | 500 | 830 | 1 000 |
平衡常數(shù)K | 10 | 9 | 1 | 0.6 |
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