问题标题:
二氧化碳与氢气催化合成甲醇,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)(1)已知:化学键H-HC-OC=OH-OC-H键能(KJ•mol-1)436326803464414计
问题描述:
二氧化碳与氢气催化合成甲醇,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
(1)已知:
键能(KJ•mol-1) | 436 | 326 | 803 | 464 | 414 |
(2)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中,下列事实可以说明该反应已达到平衡的是___(填选项字母)
A、容器内气体密度保持不变 B、CO2的体积分数保持不变
C、H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1:1 D、该反应的平衡常数保持不变
E、混合气体的平均相对分子质量不变 F、容器中压强保持不变
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在不同催化剂作用下的反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制图1:
反应Ⅰ | 65% | 77% | 80% | 80% | 66.67% |
反应Ⅱ | 56% | 67% | 76% | 80% | 66.67% |
反应Ⅲ | 48% | 62% | 72% | 80% | 66.67% |
①催化剂效果最佳的反应是___(填“反应Ⅰ”、“反应Ⅱ”、“反应Ⅲ”)
②T3的b点v(正)___v(逆).(填“>”“<”“=”)
③T4的a点转化率比T5的c点高原因是___.
④在温度为T5时,该反应的平衡常数K=___.
⑤在温度为T5时,CH3OH的浓度随时间变化的趋势如图2所示.
当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,在t2时达到平衡.
请在图2中画出t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线.
费本初回答:
(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,故△H=2×803kJ/mol+3×436kJ/mol-3×414kJ/mol-326kJ/mol-3×464kJ/mol=-46kJ/mol,故答案为:-46;
(2)A.混合气体总质量不变,恒温恒容下,容器内气体密度始终保持不变,故A错误;
B.平衡时各组分含量不变,CO2的体积分数保持不变说明到达平衡,故B正确;
C.H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1:1,说明二氧化碳的生成速率与消耗速率相等,反应到达平衡,故C正确;
D.温度不变,平衡常数不变,该反应的平衡常数保持不变不能说明到达平衡,故D错误;
E.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体物质的量减小,平均相对分子质量增大,平均相对分子质量不变说明到达平衡,故E正确;
F.随反应进行混合气体物质的量减小,恒温恒容下压强减小,容器中压强保持不变说明到达平衡,故F正确,
故选:BCEF;
(3)①相同温度下,相同时间内反应Ⅰ中CO2转化率越大,说明反应Ⅰ催化剂效果越好,故答案为:反应Ⅰ;
②T4时处于平衡状态,正反应为放热反应,温度越高转化率越小,T3平衡时转化率应大于T4,a、b点转化率相等,故b点向正反应进行.则b点v(正)>v(逆),故答案为:>;
③该7反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,二氧化碳转化率降低,
故答案为:该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;
④一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在温度为T5时,平衡时C点二氧化碳转化率为66.67%,则转化的二氧化碳为1.2mol×66.67%=0.8mol,则:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L):0.6 1.8 0 0
变化浓度(mol/L):0.4 1.2 0.4 0.4
平衡浓度(mol/L):0.2 0.6 0.4 0.4
则平衡常数K=c(CH
点击显示
化学推荐
热门化学推荐