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甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。

⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如上图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为       

②图中的P1     P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为      

③该反应的△H     0(填“<”、“>”或“=”)。

⑵在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);△H<0……Ⅱ。

④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是     

    A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离

      C.充入He,使体系总压强增大       D.再充入1mol CO和3mol H2

⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

 

    A.则上表中剩余的实验条件数据:a=________、b=_______。

    B.根据反应Ⅱ的特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Px=_________MPa。

(共14分)⑴①0.0030 mol/(L·min)(2分)  ②< (2分)2.25×10-4(2分)③> (2分)

⑵④BD(2分)  A.a=150,b=1/3      B. 0.1


解析:

⑴①由100℃平衡CH4的转化率为0.5可知,消耗CH4、H2O各0.5mol,生成H21.5mol,生成CO0.5mol,故其反应速率v (H2)=1.5/(5×100)=0.0030 mol/(L·min)。

100℃时平衡常数K=(0.015)3×0.005/(0.005×0.015)= 2.25×10-4。②在相同温度下,在P1条件下CH4的转化率大,即有利于反应正向进行,可得P1<P2。③由于温度升高CH4的转化率增大,即有利于反应正向进行,故该反应正反应为吸热反应。⑵④选项A中化学平衡逆向进行,产率降低。选项C在恒容条件下化学平衡不发生移动,产率不变。选项B和D均使化学平衡正向移动,产率增加。⑤显然该同学通过“控制变量法”探究外界条件对化学平衡的影响,探究的前提只能是改变一个条件,而其它条件不变,由此可得只a=150,b=1/3。由于题给反应是一个气体体积缩小的反应,压强越大CH4的转化率也大,由此可得Px=0.1MPa。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?江西模拟)甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过下述反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇.
(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)…I.CH4的转化率与温度、压强的关系如图.
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为
0.003mol/(L?min)
0.003mol/(L?min)

②图中的P1
P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为
2.25×10-4
2.25×10-4

③该反应的△H
0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0
Ⅱ.
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD

A.升高温度                        B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大       D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
实验编号 T(℃) n(CO)/n(H2 p(MPa)
l 150
1
3
0.1
2 n
1
3
5
3 350 m 5
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=
150
150
、b=
1
3
1
3

B.根据反应Ⅱ的特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Px=
0.1
0.1
MPa.

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

甲醇是一种很好的燃料,被称为21世纪的新型燃料.
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
           H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
651
651
kJ的热量.
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇.
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD

A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大   D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
实验编号 T(℃) n(CO)/n(H2 P(MPa)
1 150 1/3 0.1
2 a 1/3 5
3 350 b 5
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=
150
150
、b=
1/3
1/3

B.根据反应特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强P1=
0.1
0.1
MPa.
③100℃时,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
4a2
V2
4a2
V2

(用含a、V的代数式表示).
(3)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型.写出其电极反应式
正极:
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O

负极:
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O(g)为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇.请回答下列问题:
(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L)中,在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)(Ⅰ)
CH4的转化率与温度、压强的关系如图1所示.
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1

②图中的p1
p2(填“<”、“>”或“=”),100℃时的平衡常数为
2.25×10-4
2.25×10-4

③该反应的△H
0,△S
0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在压强为0.1MPa条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?△H<0 (Ⅱ)
①若容器的容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是
BD
BD
(填序号).
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.恒容下充入He,使体系的总压强增大
D.再充入a mol CO和3a mol H2
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中.
实验编号 T(℃) n(CO)/n(H2 ρ(MPa)
1 150
1
3
0.1
2 n
1
3
5
3 350 m 5
a.表中剩余的实验数据:n=
150
150
,m=
1
3
1
3

b.根据反应Ⅱ的特点,如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线,请指明图2中的压强px=
0.1
0.1
MPa.

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。

⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如上图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为       

②图中的P1     P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为      

③该反应的△H     0(填“<”、“>”或“=”)。

⑵在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);△H<0……Ⅱ。

④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是     

       A.升高温度                            B.将CH3OH(g)从体系中分离

      C.充入He,使体系总压强增大           D.再充入1mol CO和3mol H2

⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

       A.则上表中剩余的实验条件数据:a=________、b=_______。

       B.根据反应Ⅱ的特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Px=_________MPa。

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科目:高中化学 来源:2011届宁夏银川一中高三上学期第五次月考(理综)化学部分 题型:填空题

甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g)……Ⅰ
CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为       
②图中的P1    P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为       。
③该反应的△H    0(填“<”、“>”或“=”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g);△H<0……Ⅱ。
④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是     
A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大   D.再充入1mol CO和3mol H2
⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
 
A.则上表中剩余的实验条件数据:a="________ " b=_______
B.根据反应Ⅱ的特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Px=_________MPa。

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