反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应Ⅰ 恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | ||||
20min | 1 | ||||
30min | 1 | ||||
反应Ⅱ 绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
分析 (1)①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)△H2
③H2O (l)=H2O (g)△H3
结合盖斯定律计算,①-②-2×③得到碳与水蒸气反应的热化学方程式;
(2)①可逆反应中增大一种反应物浓度可以提高另一种反应物转化率;
依据CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0为气体体积减小的、放热反应特点结合影响化学平衡移动的因素解答;
②计算平衡时氢气、水的浓度,再根据K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$计算平衡常数;
(3)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,反应Ⅰ是恒温恒容容器,Ⅱ为恒容绝热,反应是放热反应,图表中反应ⅠⅡ若恒温恒容达到相同平衡状态,Ⅱ为逆向恒容绝热,温度降低,平衡正向进行,平衡常数增大,甲醇浓度增大;
②反应速率V=$\frac{△c}{△t}$计算得到氢气反应速率,速率之比等于化学方程式计量数之比计算甲醇反应速率;依据平衡三段式列式计算分析平衡状态的物质的量得到平衡浓度,计算此时平衡常数,若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),计算此时浓度商和平衡常数比较判断反应进行方向.
解答 解:(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)△H2
③H2O (l)=H2O (g)△H3
结合盖斯定律计算,①-②-2×③得到碳与水蒸气反应的热化学方程式为:C(s)+2H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2(g)+2H2(g)的△H=△H1-△H2-2△H3,
故答案为:△H1-△H2-2△H3;
(2)①C(s)+2H2O(g)?CO2(g)+2H2(g)△H>0生成二氧化碳和氢气的物质的量之比为1:2,而CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,二氧化碳和氢气物质的量之比为1:3,相对与增大二氧化碳浓度,所以氢气的转化率大于二氧化碳转化率;
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0为气体体积减小的、放热反应,要想提高甲醇的产率可以采取的措施是降低温度、增大压强使平衡向正向移动;
故答案为:后者大;降低温度、增大压强;
②平衡时甲醇为0.75mol/L、二氧化碳为0.25mol/L,则:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L):1 3 0 0
变化浓度(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度(mol/L):0.50 0.75 0.75 0.75
则平衡常数K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{2}}$=$\frac{16}{3}$=5.33,
故答案为:5.33;
(3)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,反应Ⅰ是恒温恒容容器,Ⅱ为恒容绝热,反应是放热反应,图表中反应ⅠⅡ若恒温恒容达到相同平衡状态,Ⅱ为逆向恒容绝热,温度降低,平衡正向进行,平衡常数增大,甲醇浓度增大;
故答案为:<;<;
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1 3 0 0
变化量(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
30min量(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=$\frac{1}{3}$V(H2)=$\frac{1}{3}$×(6-4.5)mol2L10min=0.025mol•L-1•min-1;
平衡常数K=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1.{5}^{3}}$=$\frac{0.5}{1.{5}^{3}}$,
若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
3 0min量(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
(mol/L) 1 1.5 0.5 1
浓度商Q=$\frac{1×0.5}{1×1.{5}^{3}}$=$\frac{0.5}{1.{5}^{3}}$=K,
所以平衡不移动;
故答案为:0.025mol•L-1•min-1 ;不.
点评 本题为综合题,涉及反应热的计算、化学平衡平衡移动影响因素、化学平衡常数计算,题目难度中等,解题关键需掌握化学平衡理论,注意三段式的应用.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 图表示某可逆反应物质的浓度随时间的变化,且在t时刻达到平衡状态 | |
B. | 图表示向CH3COOH溶液中通入NH3至过量的过程中溶液导电性的变化 | |
C. | 图表明合成氨反应时放热反应,b表示在反应体系中加入了催化剂 | |
D. | 图表示向CH3COOH溶液中逐渐加入CH3COONa固体后,溶液pH的变化 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
密度/(g•cm-3) | 沸点/℃ | 式量 | 溶解性 | |
甲苯 | 0.866 | 110.6 | 92 | 不溶于水,易溶于一硝基甲苯 |
对硝基甲苯 | 1.286 | 237.7 | 137 | 不溶于水,易溶于液态烃 |
邻硝基甲苯 | 1.162 | 222 | 137 | 不溶于水,易溶于液态烃 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 14C可用于文物年代的鉴定,14C和12C互为同素异形体 | |
B. | 在日常生活中,化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因 | |
C. | 高纯度的SiO2可以制成光电池将光能直接转化为电能 | |
D. | 现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化工的催化重整和煤的干馏 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
实验序号 | 0.1mol/L NaClO溶液/mL | 0.1mol/L NaCl溶液/mL | 0.2mol/L NaOH溶液/mL | H2O/mL | 品红溶液 | 现象 |
① | 4.0 | 0 | 0 | 4.0 | 3滴 | 较快褪色 |
② | 0 | 4.0 | 4.0 | 0 | 3滴 | 不褪色 |
③ | 4.0 | 0 | 4.0 | 0 | 3滴 | 缓慢褪色 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
乙同学正确 | 选用试剂 | 实验现象 |
第一种方法 | ||
第二种方法 |
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