题目列表(包括答案和解析)
(12分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,该反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,则ΔH 0,△S 0 (填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa条件下,将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①在0~2min内,以H2表示的平均反应速率为 mol·L-1·s-1 。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K = 。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将 。
A.向正方向移动 B.向逆方向移动 C.处于平衡状态 D.无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是
A.压缩容器体积 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0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它条件不变,使反应在500℃下进行,在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。
【解析】(1)根据反应的特点可知△S小于0,因为反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,所以根据△G=△H-T·△S可知反应是放热反应。
(2)①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,根据图像可知反应进行到2min时甲醇
的浓度不再发生变化,平衡时甲醇的物质的量是0.04mol,则消耗氢气是0.08mol,所以在0~2min
内,以H2表示的平均反应速率为。
②平衡时氢气的浓度是,CO的平衡浓度是
,所以该温度下的平衡常数为。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L,因为>4,所以反应向逆反应方向移动。
④压缩体积,压强增大,平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度,平衡也向正反应方
向移动。充入He,使体系总压强增大,但物质但浓度没有变化,所以平衡不移动。再充入0.20mol
CO和0.58mol H2,相当于增大体系的压强,平衡向正反应方向移动,所以答案是ABD。
(3)因为反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,但反应速率会加快,所以图
像为
(12分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,该反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,则ΔH 0,△S 0 (填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa条件下,将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①在0~2min内,以H2表示的平均反应速率为 mol·L-1·s-1。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K = 。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将 。
A.向正方向移动 B.向逆方向移动 C.处于平衡状态 D.无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是
A.压缩容器体积 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0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它条件不变,使反应在500℃下进行,在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。
【解析】(1)根据反应的特点可知△S小于0,因为反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,所以根据△G=△H-T·△S可知反应是放热反应。
(2)①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,根据图像可知反应进行到2min时甲醇
的浓度不再发生变化,平衡时甲醇的物质的量是0.04mol,则消耗氢气是0.08mol,所以在0~2min
内,以H2表示的平均反应速率为。
②平衡时氢气的浓度是,CO的平衡浓度是
,所以该温度下的平衡常数为。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L,因为>4,所以反应向逆反应方向移动。
④压缩体积,压强增大,平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度,平衡也向正反应方
向移动。充入He,使体系总压强增大,但物质但浓度没有变化,所以平衡不移动。再充入0.20mol
CO和0.58mol H2,相当于增大体系的压强,平衡向正反应方向移动,所以答案是ABD。
(3)因为反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,但反应速率会加快,所以图
像为
X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的位置如下图所示。若Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍 ,下列说法中不正确的是( )
X | Y |
|
| Z | W |
A.四种元素的氢化物中,Y的氢化物沸点最高
B.Z的单质不溶于水,有多种同素异形体
C.阴离子的还原性:X< Y
D. X的气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐
【解析】考查元素周期表的结构和元素周期律的应用。Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,所以Y只能是O,则根据元素在周期表中的位置可知X是N、Z是S、W是Cl。水分子中存在氢键,沸点最高。硫有多种同素异形体,其单质不溶于水。氨气和硝酸反应生成硝酸铵。非金属性是O大于N,所以阴离子的还原性是X>Y,因此正确的答案是C。
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H <0,在673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是 ( )
A、点 c处反应达到平衡
B、点a的正反应速率比点b的大
C、点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样
D、其他条件不变,773K下反应至t1时刻,n(H2)比图中d点的值小。
【解析】c点之后物质的量是变化的,所以c点没有达到平衡状态,A不正确。A点反应物的浓度减小,生成物的浓度增加,所以a点正反应速率大于逆反应速率,B正确。d和e均是相同条件下的平衡状态,所以氮气的物质的量是相同的,C不正确。因为反应是放热反应,所以温度升高,平衡向逆反应方向移动,氢气的物质的量是增加的,因此D也是错误的。答案选B。
已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12
【解析】X原子位于立方体的8个顶点上,所以晶胞中含有的X是8×1/8=1。Y原子全部位于棱上,所以晶胞中含有的Y是12×1/4=3。Z全部位于中心,全部属于该晶胞,所以该化合物的化学式为ZXY3,选项A正确。答案是A。
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