探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ?mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ?mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列問題:
(1)ΔH3=+40.9+40.9kJ?mol-1。
(2)一定條件下,向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),容器中CH3OH(g)為xmol,CO為ymol,此時(shí)H2O(g)的濃度為 x+yVx+yVmol?L-1(用含x、y、V的代數(shù)式表示,下同),反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為 y(n+y)(1-x-y)((3-3x-y)y(n+y)(1-x-y)((3-3x-y)。
(3)不同壓強(qiáng)下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,實(shí)驗(yàn)測(cè)定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
已知:CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=n(CO2)初始-n(CO2)平衡n(CO2)初始×100%
CH3OH的平衡產(chǎn)率=n(CH3OH)平衡n(CO2)初始×100%
①其中縱坐標(biāo)表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖 乙乙(填“甲”或“乙”);
②壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?P1>P2>P3P1>P2>P3;
③圖乙中T1溫度時(shí),三條曲線幾乎交于一點(diǎn)的原因是 T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響。
(4)為同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為 AA(填標(biāo)號(hào))。
A.低溫、高壓
B.高溫、低壓
C.低溫、低壓
D.高溫、高壓
(5)在T1溫度時(shí),將1.00molCO2和3.00molH2充入體積為1.00L的恒容密閉容器中,容器起始?jí)簭?qiáng)為P0,僅進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ。
①充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若CO2轉(zhuǎn)化率為x,則容器的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為 2-x22-x2(用x表示)。
②若經(jīng)過30h反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡后,混合氣體物質(zhì)的量為3.00mol,則該過程中H2的平均反應(yīng)速率為 0.050mol?L-1?h-10.050mol?L-1?h-1(保留三位有效數(shù)字)。
③平衡常數(shù)K可用反應(yīng)體系中氣體物質(zhì)分壓表示,即K表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃度,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),寫出上述反應(yīng)壓力平衡常數(shù)Kp為 6427p206427p20(用P0表示,并化簡(jiǎn))。
x
+
y
V
x
+
y
V
y
(
n
+
y
)
(
1
-
x
-
y
)
(
(
3
-
3
x
-
y
)
y
(
n
+
y
)
(
1
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x
-
y
)
(
(
3
-
3
x
-
y
)
n
(
C
O
2
)
初始
-
n
(
C
O
2
)
平衡
n
(
C
O
2
)
初始
n
(
C
H
3
OH
)
平衡
n
(
C
O
2
)
初始
2
-
x
2
2
-
x
2
64
27
p
2
0
64
27
p
2
0
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】+40.9;;;乙;P1>P2>P3;T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響;A;;0.050mol?L-1?h-1;
x
+
y
V
y
(
n
+
y
)
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1
-
x
-
y
)
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3
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3
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-
y
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2
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x
2
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:48引用:1難度:0.6
相似題
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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