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煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH=______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

T1T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L1,则CO的转化率为80%
(3)一定温度下,向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2 min内的平均反应速率v(CH3OH)=__________。该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=__________。相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则__________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数                 B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间               D.平衡时气体的密度
(1)ΔH1ΔH2ΔH3
(2)①> ②350 1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失 ③AD
(3)0.125 mol·L1·min1 4 D
(1)根据盖斯定律可得,ΔH=ΔH1ΔH2ΔH3。(2)①由图可知,T2T1,温度升高CO的转化率降低,说明正反应为放热反应,温度升高时K降低,所以K1K2。②曲线c的转化率最低,则其对应的温度最高,所以曲线c所表示的温度为350 ℃。1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失。③A项,由于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)为反应前后气体体积不相等的反应,所以当其达到平衡时,体系的压强才保持不变,对;B项,H2与CO均为反应物,在未达到平衡时H2的消耗速率也是CO的消耗速率的2倍,错;C项,使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间,但不能提高CH3OH的产率,错;D项,CO起始浓度为1 mol·L1,平衡后为0.2 mol·L1,则转化0.8 mol·L1,转化率为80%,对。(3)0~2 min内n(H2)的改变量为1.0 mol,浓度的变化量为0.5 mol·L1,则v(H2)=0.25 mol·L1·min1v(CH3OH)=0.125 mol·L1·min1;各物质的平衡浓度分别为c(H2)=0.5 mol·L1c(CO)=0.25 mol·L1c(CH3OH)=0.25 mol·L1,则反应CH3OH(g) ?CO(g)+2H2(g)的

而反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=1/K1=1/0.25=4。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

某学生用图所示装置对化学反应X+2Y═2Z的能量变化情况进行研究.当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲下降,液面乙上升.关于该反应的下列叙述①该反应为放热反应;②生成物的总能量比反应物的总能量高;③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来.其中正确的是(  )
A.①②③B.①③C.①②D.①

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。

(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物:
①CH4 (g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-570 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)="=2" N2(g) +CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
则CH4 (g)+2NO2(g)="=" N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=___________。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知在压强为a MPa下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下图:
①此反应为         (填“放热”、“吸热”);若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。
③在a MPa和一定温度下,将6 mol H2和2 mol CO2在2 L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6),此时CO2的转化率是多少?(计算结果保留2位有效数字)
④在a MPa和500K下,将10mol H2和5 mol CO2在2 L密闭容器中混合,5min达到平衡,请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图。(请标出相应的数据)

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)          ?H = —49.0  kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)     ?H = —173.6 kJ·mol-1
(1)写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式:                     
(2)对反应Ⅰ,在一定温度下反应达到平衡的标志是     (选填编号)
a.反应物不再转化为生成物 b.平衡常数K不再增大
c.CO2的转化率不再增大 d.混合气体的平均相对分子质量不再改变 
(3)在密闭容器中,反应Ⅰ在一定条件达到平衡后,其它条件恒定,能提高CO2转化率的措施是    (选填编号)
A.降低温度B.补充CO2C.加入催化剂D.移去甲醇
(4)研究员以生产乙醇为研究对象,在密闭容器中,按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料,在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如下图所示。表示CH3CH2OH组分的曲线是     ;图中曲线Ⅱ和Ⅲ的交点a对应的体积分数ya=     %(计算结果保留三位有效数字)

(5)一种以甲醇作燃料的电池示意图如图。写出该电池放电时负极的电极反应式:                     

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。这两步的能量变化示意图如下:

(1)第二步反应是       反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是                    
(2)1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO2- (aq)的热化学方程式是                   

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(16分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时,往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K=    (填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1   300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
T1
300
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
 
(3)氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水,科学家利用此原理,设计成“氨气-氧气”燃料电池,则通入氨气的电极是         (填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为                      
(4)用氨气氧化可以生产硝酸,但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                                       
(5)某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂,测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析,若不使用CO,温度超过775K,发现NO的转化率降低,其可能的原因为                                   ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在      左右。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)ΔH=-701.0 kJ·mol1
2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)ΔH=-181.6 kJ·mol1
则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为(  )
A.+519.4 kJ·mol1    B.+259.7 kJ·mol1
C.-259.7 kJ·mol1D.-519.4 kJ·mol1

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途径Ⅱ 先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
请回答下列问题:
(1)途径Ⅰ放出的热量理论上    (填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。 
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是 。 
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=    。 
(4)已知下列各组热化学方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe和CO2(g)的热化学方程式 ______________________。 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

研究SO2、CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义。
Ⅰ.利用钠碱循环法可脱除烟气中SO2,该法用Na2SO3溶液作为吸收剂,吸收过程pH随n(SO)?n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-)?n(HSO3-
91:9
1:1
9:91
pH
8.2
7.2
6.2
(1)由上表判断NaHSO3水溶液显   __性,原因是   __。
(2)当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是   __。
a.c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3-
b.c(Na)>c(HSO3-)>>c(SO32-)>c(H)=c(OH
c.c(Na)+c(H)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH
(3)若某溶液中含3 mol Na2SO3,逐滴滴入一定量稀HCl,恰好使溶液中Cl与HSO3-物质的量之比为2?1,则滴入盐酸中n(HCl)为   __mol。
Ⅱ.CO可用于合成甲醇,反应原理为
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(4)在容积为2 L的密闭容器中通入0.2 mol CO,0.4 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则该温度下的平衡常数为   __,再加入1.0 mol CO后,重新达到平衡,CO的转化率   __(填“填大”“不变”或“减小”);平衡体系中CH3OH的体积分数   __(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)已知CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g);
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。
有关键能数据如下:(单位:kJ/mol)
化学键
H—H
H—O
C—H
C—O
C=O
键能
435
463
413
356
745
 
写出甲醇气体完全燃烧生成气态水的热化学方程式:   __。

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