试题与答案

(19分)我国《车用燃料甲醇国家标准》的实施拉开了车用燃料低碳革命的大幕,一些省

题型:填空题

题目:

(19分)我国《车用燃料甲醇国家标准》的实施拉开了车用燃料低碳革命的大幕,一些省市正在陆续试点与推广使用甲醇汽油。甲醇可通过将煤的气化过程中生成的CO和H2在一定条件下发生如下反应制得:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。图I、图Ⅱ是关于该反应进行情况的图示。

请根据图示回答下列问题:

(1)图I是反应时CO和CH3OH的浓度随时间的变化情况,从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=_______________

(2)图Ⅱ表示该反应进行过程中能量的变化,曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,在图Ⅱ中画出使用催化剂后的能量变化曲线b。

(3)写出该反应的热化学方程式                                  

(4)该反应的平衡常数K的表达式为                 ;当温度升高时,该平衡常数K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)恒容条件下,下列措施中能使增大的有         

A.升高温度                              B.充人He气   

C.再充入1molCO和2molH2               D.使用催化剂

(6)在恒温条件下,保持CO浓度不变,扩大容器体积,则平衡      (填“逆向移动”、“正向移动”、“不移动”)

(7)在温度、容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投料,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下

容器
投料量1mol CO 、2mol H21molCH3OH2molCH3OH
CH3OH的浓度(mol·L-1c1c2c3
反应的能量变化放出Q1kJ吸收Q2kJ吸收Q3kJ
体系压强(Pa)P1P2P3
反应物转化率α1α2α3
则下列关系正确的是          

A.c1= c2           B.Q3= 2Q2        C.2 P1<P3 

D.α12=1      E.2α23

F.该反应若生成1molCH3OH放出的热量为(Q1+ Q2)kJ

(8)若在一体积可变的密闭容器中充入1mol CO、2mol H2和1molCH3OH,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向      (填“正”、“逆”)反应方向移动,理由是                                        

答案:

(1)0.075mol/(L·min) 

(2)

(3)CO(g) + 2H2(g)   CH3OH(g);△H= -91kJ·mol-1

(4)   减小      

(5)C

(6)逆向移动  (7)ADF

(8)正   反应前后气体总质量不变,同温同压下达到平衡时气体密度增大,即气体体积缩小,平衡正向移动

题目分析:(1)v(CO)===0.075mol/(L·min)。

(2)使用催化剂降低反应活化能,但H不变。图象为:

(3)反应物能量比生成物能量高,反应为放热反应,热化学方程式为:

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)   △H= -91kJ·mol1

(4)反应平衡常数表达式为,反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,K减小。

(5)升高温度,平衡左移,减小;充入He气和使用催化剂,平衡不移动,不变;再充入1molCO和2molH2等效于增大压强,平衡向右移动,增大。

(6)恒温,K不变,保持CO浓度不变,扩大容器体积,浓度商Q>K,平衡向逆反应方向移动。

(7)甲和乙完全等效,c1=c21+2=1,Q1+Q2=91,p1=p2

乙与丙比较:c3>2c2,Q3<2Q2,p3<2p23<2

(8)体系中全是气体,质量守恒,达到平衡时气体密度增大,所以体积缩小,反应向正方向进行。

点评:本题综合性较强,尤其是(7)等效平衡的判断难度较大。

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