容器 | 反应物 投入的量 | 反应物的 转化率 | CH3OH 的浓度 | 能量变化(Q1、 Q2、Q3均大于0) |
甲 | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1 kJ热量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2 kJ热量 |
丙 | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3 kJ热量 |
分析 I.(1)令平衡时CO的物质的量变化为nmol,表示出平衡时CO、CO2的物质的量,化学计量数都是1,利用物质的量代替浓度代入平衡常数计算n的值,再利用转化率定义计算CO的转化率;
(2)a.该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应移动;
b.反应前后气体的物质的量不变,增大压强平衡不移动;
c.加入合适的催化剂,平衡不移动;
d.移出部分CO2,平衡向正反应移动;
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触,平衡不移动;
Ⅱ(3)根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CH3OH),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
(4)氢气的燃烧热为286kJ/mol,则:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ/mol ①,
由图可得:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-91kJ/mol ②,
根据盖斯定律,①-②可得:CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g);
(5)A.甲、乙是完全等效平衡,平衡时各组分的浓度相等;
B.丙与甲相比,等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,丙中反应物的转化率大于甲;
C.丙与甲相比,等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,转化率增大,但2α1不一定等于α3 ;
D.CO的转化率为α1,则平衡时CO的物质的量为(1-α1)mol,乙中平衡时甲醇的转化率为α2,乙中平衡时CO的物质的量为α2mol,甲与乙是完全等效平衡,平衡时对应各组分的含量完全相同;
E.令平衡时CO的物质的量为nmol,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反应热△H=-QkJ/mol,则Q1=(1-n)Q、Q2=nQ,整理得Q=Q1+Q2.
解答 解:I(1)令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则
$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
开始(mol):1 1
变化(mol):n n
平衡(mol):1-n n+1
所以 $\frac{n+1}{1-n}$=4,解得n=0.6,则CO的平衡转化率为 $\frac{0.6mol/L}{1mol}$×100%=60%,
故答案为:60%;
(2)a.该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应移动,CO的平衡转化率降低,故a错误;
b.反应前后气体的物质的量不变,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故b错误;
c.加入合适的催化剂,平衡不移动,故c错误;
d.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故d正确;
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触,可以加快反应速率,但平衡不移动,故e错误;
故答案为:d;
Ⅱ(3)由图可知,达到平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L,则v(CH3OH)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,v(H2)=2v(CH3OH)=0.15mol/(L•min),
故答案为:0.15mol/(L•min);
(4)氢气的燃烧热为286kJ/mol,则:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ/mol ①,
由图可得:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-91kJ/mol ②,
根据盖斯定律,①-②可得:CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g),
则甲醇气体不充分燃烧的热化学方程式:CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g)△H=-481kJ/mol,
故答案为:CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g)△H=-481kJ/mol;
(5)A.甲、乙是完全等效平衡,平衡时各组分的浓度相等,所以平衡时甲醇的浓度c1=c2,故A正确;
B.丙与甲相比,等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,丙中反应物的转化率大于甲,丙中参加反应的CO大于甲中的2倍,故2Q1<Q3,故B错误;
C.丙与甲相比,等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,丙中反应物的转化率大于甲,但2α1不一定等于α3 ,故C错误;
D.甲与乙是完全等效平衡,平衡时对应各组分的含量完全相同,CO的转化率为α1,则平衡时CO的物质的量为(1-α1)mol,乙中平衡时甲醇的转化率为α2,乙中平衡时CO的物质的量为α2mol,故(1-α1)=α2,整理得α1+α2=1,故D正确;
E.令平衡时CO的物质的量为nmol,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反应热△H=-QkJ/mol,则Q1=(1-n)Q、Q2=nQ,整理得Q=Q1+Q2,故1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量,故E正确,
故答案为:ADE.
点评 本题综合考查了化学平衡计算、等效平衡等,Ⅱ中等效平衡的计算,为该题的难点,也是易错点,注意理解等效平衡问题,思维量大,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | CCl4中C原子sp3杂化,为正四面体形 | |
B. | BF3中B原子sp2杂化,为平面三角形 | |
C. | CS2中C原子sp杂化,为直线形 | |
D. | H2S分子中,S为sp杂化,为直线形 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 只有AgBr沉淀生成 | B. | AgCl沉淀多于AgBr沉淀 | ||
C. | AgCl沉淀少于AgBr沉淀 | D. | AgCl和AgBr沉淀等量生成 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
起始浓度(mol/L) | 1.5 | 1.0 | 0 |
2s末浓度(mol/L) | 0.9 | 0.8 | 0.4 |
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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. | b点的操作是拉伸注射器 | |
B. | d点:v(正)>v(逆) | |
C. | c点与a点相比,c(N02)增大,c(N204)减小,若容器绝热则平衡常数Ka>Kc | |
D. | 若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(b)<T(c) |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 上述反应是放热反应 | B. | a>b | ||
C. | 上述反应是吸热反应 | D. | 无法确定a、b的大小 |
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