2min | 4min | 6min | 8min | ′′′ | |
CO | 0.07 | 0.06 | 0.04 | 0.05 | ′′′ |
H2 | x | 0.12 | 0.12 | 0.2 | ′′′ |
CH2OH | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | ′′′ |
分析 (1)①據(jù)已化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,物質(zhì)越穩(wěn)定,其能量越;
③利用三段式法計(jì)算平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度;
(2)①根據(jù)表中2min和4min時(shí)各種物質(zhì)的濃度的變化量,依據(jù)轉(zhuǎn)化量之比等于方程式計(jì)量系數(shù)之比可求出x值;
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{[C{H}_{3}OH]}{[CO][{H}_{2}]^{2}}$,將在250℃下,將4min時(shí)各物質(zhì)平衡濃度帶入計(jì)算;
③根據(jù)6min到8min時(shí)各物質(zhì)濃度的變化來(lái)確定改變條件;
④求出第8min時(shí)反應(yīng)的濃度商Qc,與250℃時(shí)K做比較,若Qc=K反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);
⑤反應(yīng)條件的選擇既要考慮限度又要考慮速率,二者應(yīng)兼顧;
(3)甲酸鈉溶液因?yàn)榧姿岣乃怙@堿性.
解答 解:(1)①H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H1=-242kJ/mol①
CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H2=-676kJ/mol②
將方程式3①-②得CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=3×(-242kJ/mol)-(-676kJ/mol)=-50 kJ/mol,
故答案為:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50 kJ/mol;
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,物質(zhì)越穩(wěn)定,其能量越小,所以液態(tài)物質(zhì)的能量小于氣態(tài)物質(zhì),則符合條件的圖象是a,故選a;
③H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g)
起始量(mol/L) 2 1 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol/L) x x x x
平衡量(mol/L)2-x 1-x x x
$\frac{{x}^{2}}{(2-x)•(1-x)}$=1,x=$\frac{2}{3}$,所以水的轉(zhuǎn)化率為:$\frac{\frac{2}{3}}{2}$×100%=33.3%,故答案為:33.3%;
(2)①?gòu)膱D中可知從2min到4min時(shí)各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為:△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=(0.07-0.06):(X-0.12):(0.04-0.03)
化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于方程式的計(jì)量系數(shù)得:(0.07-0.06):(X-0.12):(0.04-0.03)=1:2:1,解得X=0.14,
250℃下,甲醇的平衡濃度是0.06mol/L,氫氣的平衡濃度是0.12mol/L,一氧化碳的平衡濃度是0.04mol/L所以平衡常數(shù)K=$\frac{[C{H}_{3}OH]}{[CO][{H}_{2}]^{2}}$=$\frac{0.04}{0.06×0.12×0.12}$=46.3;
故答案為:0.14;46.3;
②對(duì)比6min和8min時(shí)各物質(zhì)的濃度可知改變條件后反應(yīng)反應(yīng)向正方向進(jìn)行,按照轉(zhuǎn)化量之比等于計(jì)量系數(shù)之比△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=0.01mol/L:0.02mol/L:0.01mol/L,所以8min后三種物質(zhì)的濃度應(yīng)為:(0.06-0.01)mol/L、(0.12-0.02)mol/L、(0.04+0.01)mol/L,而8min后氫氣的濃度為0.2mol/L,所以多加了0.1mol/L×10=1mol的氫氣;
第8min時(shí)反應(yīng)的濃度商Qc=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)•c({H}_{2})^{2}}$=$\frac{0.05mol/L}{0.05mol/L×0.2mol/L×0.2mol/L}$=$\frac{1}{0.04}$≠K,所以此時(shí)不是平衡狀態(tài),故答案為:增加了1 mol氫氣;不是;
③從反應(yīng)限度角度考慮:該反應(yīng)而該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過(guò)高,轉(zhuǎn)化率降低;從速率角度考慮:溫度低,反應(yīng)速率慢,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低,為提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng),反應(yīng)速率和限度應(yīng)兼顧,所以選擇溫度一般控制在240~270℃;
故答案為:溫度低,反應(yīng)速率慢,單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低;而該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過(guò)高,轉(zhuǎn)化率降低;
(3)20.00mL,0.1000mol•L-1NaOH溶液與等體積、等濃度甲酸溶液混合后,恰好生成甲酸鈉,甲酸鈉溶液因?yàn)榧姿岣乃怙@堿性,離子方程式為:HCOO-+H2O?HCOOH+OH-,故答案為:>7;HCOO-+H2O?HCOOH+OH-.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、轉(zhuǎn)化率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、鹽類水解,考察范圍廣,題目跨度大,難度一般.
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A. | c(X2)=0.15 mol•L-1 | B. | c(Y2)=0.7 mol•L-1 | ||
C. | c(Y2)=0.3 mol•L-1 | D. | c(Q2)=0.6 mol•L-1 |
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