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工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)
CD
CD

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
(2)如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℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中数据判断该反应的△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
80%
80%
,此时的温度为
250℃
250℃

(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是
df
df

a.升温b.加入催化剂c.增加CO的浓度
d.加入H2加压e.加入惰性气体加压f.分离出甲醇
(4)一定条件下,CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH的能量变化为454kJ.在该温度时,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,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
反应物投入量 1molCO、2molH2 1molCH3OH 2molCH3OH
平衡时数据 CH3OH的浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 akJ bkJ ckJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 α1 α2 α3
下列说法正确的是
d
d

A.2c1>c3B.a+b<90.8C.2p2<p3D.α13<1.
分析:(1)当化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、含量不再发生变化,由此衍生的一些物理性不变,以此解答该题;
(2)①、由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应移动;
②、根据平衡时CO的浓度计算参加反应的CO的物质的量,根据转化率定义计算CO的转化率;
利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算平衡常数,确定温度;
(3)要提高CO的转化率,可以采取措施使平衡向正反应移动,据此结合选项解答;
(4)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为
454kJ
5
=90.8kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,计算反应热数值,据此判断;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α12=1,由C的分析可知α2>α3,据此判断.
解答:解:(1)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.随反应进行,气体的总的物质的量减小,混合混合气体的总质量不变,平均相对分子质量增大,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;
(2)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
2mol
×100%=80%,则:
            CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始(mol/L):1      3          0
变化(mol/L):0.8   1.6          0.8
平衡(mol/L):0.2   1.4          0.8
所以:k=
0.8
0.2×1.42
=2.04,温度应为250℃,
故答案为:80%;250℃;
(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、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2c1<c3,故A错误;
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为
454kJ
5
=90.8kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=90.8n,等于乙容器b=90.8(1-n),故a+b=90.8,故B错误;
C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>p3,故C错误;
D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α12=1,由C的分析可知α2>α3,所以a1+a3<1,故D正确,
故答案为:D.
点评:本题考查较为综合,涉及化学平衡的计算、平衡状态的判断、平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题,难度较大,注意(4)题为易错点、难点,注意理解等效平衡问题.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

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°C 300°C 350°C
K 2.041 0.270 0.012
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
80%
80%
,此时的温度为
250°C
250°C

(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=
V2
a2
V2
a2
(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
向逆反应方向
向逆反应方向
(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
减小
.(减小、增大、不变)
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是
DF
DF

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)
CD
CD

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 H2 1molCH3OH 2molCH3OH





CH3OH浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 akJ bkJ ckJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 α1 α2 α3
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
AC
AC

A  c3>2c1      B c1<c3<2c1      C c1=c2
②a、b、c的关系表达正确的为
AB
AB

A   c<2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
③p1、p2、p3的关系不正确的为
C
C

A  p1=p2      B  p2<p3<2p2       C  p3>2p2
④a1、a2、a3的关系表达不正确的为
A
A

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

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?崇明县一模)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料,它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中.工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g) 
催化剂
加热
CH3OH(g)+Q
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℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)判断反应达到平衡状态的依据是
BD
BD

A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)由表中数据判断Q
0 (填“>”、“=”或“<”),要提高CO转化率,可采取的措施是
C
C

A.加入催化剂B.充入COC.充入H2D.升温
(3)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则以CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min),
CO的转化率为
80%
80%

(4)原料CO和H2可以由C和H2O反应制取,涉及的反应方程式如下:
C(s)+CO2(g)═2CO(g)平衡常数K1
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)平衡常数K2
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g)平衡常数K3
则K1、K2、K3之间的关系是:
K2=K1?K3
K2=K1?K3

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H
(1)判断反应达到平衡状态的依据是
cd
cd
(填序号).
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
(2)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℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中数据判断△H
0 (填“>”、“=”或“<”).
②要提高CO的转化率,可以采取的措施是
df
df
(填序号).
a.升温               b.加入催化剂               c.增加CO的浓度
d.加入H2加压        e.加入惰性气体加压         f.分离出甲醇
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
80%
80%
,此时的温度为
250℃
250℃
.以CH3OH表示该过程的反应速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min).
(3)图1表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A
C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A
=
=
C,由状态B到状态A,可采用
升温
升温
的方法(填“升温”或“降温”).

(4)一定条件下,0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出QKJ的热量.写出该反应的热化学方程式
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
.图2是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图,写出 a处电极上发生的电极反应式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)
CD
CD

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
(2)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℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中数据判断该反应的△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
80%
80%
,此时的温度为
250℃
250℃

(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是
df
df

a.升温        b.加入催化剂        c.增加CO的浓度
d.加入H2加压e.加入惰性气体加压    f.分离出甲醇.

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