題目列表(包括答案和解析)
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(17分)CO和H2的混合氣體俗稱合成氣,是一種重要的工業(yè)原料氣,可以在一定條件下制備甲醇,二甲醚等多種有機(jī)物。工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與水進(jìn)行高溫重整制備合成氣。
(1) 已知:CH4、H2和CO的燃燒熱分別為890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0kJ/mol,且1mol液態(tài)水汽化時(shí)的能量變化為44.0kJ。寫出甲烷與水蒸氣在高溫下反應(yīng)制取合成氣的熱化學(xué)方程式 。
(2)在一定條件下,向體積為2L的密閉容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),測得CH4(g)和H2(g)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如下表所示:
時(shí)間/min 物質(zhì) 濃度 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
CH4 | 0.2mol·L—1 | 0.13 mol·L—1 | 0.1 mol·L—1 | 0.1 mol·L—1 | 0.09 mol·L—1 |
H2 | 0 mol·L—1 | 0.2 mol·L—1 | 0.3 mol·L—1 | 0.3 mol·L—1 | 0.33 mol·L—1 |
工業(yè)上通常在恒容密閉容器中采用CO(g)和H2 (g)反應(yīng)催化合成甲醇CH3OH(g):
(1)已知:① 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2 (g) ΔH = -566.0 kJ·mol-1 ② 2H2(g) + O2 (g) =2 H2O (g) ΔH = -398.0 kJ·mol-1 ③2CH3OH(g) +3 O2 (g) =2CO2 (g) +4 H2O(g) ΔH = -1104.0 kJ·mol-1則CO(g)與H2(g)合成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式是_______________。
(2)據(jù)研究,反應(yīng)過程中起催化作用的為CuO,反應(yīng)體系中含少量CO2有利于維持催化劑CuO的量不變,原因是:_______________________________ (用化學(xué)方程式表示)。
(3)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)__________。
A. 混合氣體的密度不變
B. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C. CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的濃度都不再發(fā)生變化
D.生成CH3OH(g)的速率與消耗CO(g)的速率相等
(4)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.250 | 0.012 |
某溫度下,將2molCO(g)和6mol H2(g)充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時(shí)測得c(CO)=0.5mol/L,則CO(g)的轉(zhuǎn)化率為________,此時(shí)的溫度為__________。
(5)要提高CO(g)的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是__________。
A. 升高溫度 B. 加入催化劑 C. 增加CO(g)的濃度
D. 加入H2(g)加壓 E. 分離出甲醇 F.加入惰性氣體加壓
(6)一定條件下,在容積相同的三個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
反應(yīng)物投入量 | 1molCO 2molH2 | 1molCH3OH | 2molCH3OH | |
平衡數(shù)據(jù) | CH3OH的濃度(mol/L) | c 1 | c 2 | c 3 |
反應(yīng)的能量變化的絕對值(kJ) | a | b | c | |
體系壓強(qiáng)(Pa) | P1 | P2 | P3 | |
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 | α1 | α2 | α3 |
下列說法正確的是__________。
A. 2c1>c3 B. a+b=129 C. 2p2<p3 D. α1+α3<1
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