题目
题型:不详难度:来源:
在催化剂作用下,CO2和H2可以制取甲醇和乙醇。如:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 。
(Ⅰ) 在一定压强下,利用CO2反应制取乙醇,测得反应的实验数据如下表。分析表中数据回答下列问题:
500 | 600 | 700 | 800 | |
1.5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
2.0 | 60 | 43 | 28 | 15 |
3.0 | 83 | 62 | 37 | 22 |
在600K时反应达到平衡,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有
(填序号)。
A.缩小反应器体积 B.通入CO2 C.升高温度到800K D.使用合适的催化剂
(Ⅱ)某温度下,在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO2和4mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)= ;
氢气的平衡浓度为 mol/L。
答案
解析
试题分析:(Ⅰ)根据表中数据可知,随着温度的升高,CO2的转化率减小,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应,由此升高温度平衡常数减小。平衡常数只与温度有关系,由此提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], 平衡常数K值不变。根据方程式可知,正反应是体积减小的可逆反应,则缩小容器的体积,增大压强,平衡向正反应方向进行;通入CO2,增大反应物的浓度,平衡向正反应方向进行;升高温度,平衡向逆反应方向进行,催化剂不能改变平衡状态,所以答案选AB。
(Ⅱ)根据图像可知,反应进行到10min时物质的浓度不再发生变化,说明反应达到平衡状态。此时生成甲醇的浓度是0.75mol/L,则从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)=0.75mol/L÷10min=0.075 mol/(L·min)。根据方程式CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)可知,消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L,则剩余氢气的浓度是4mol/L-2.25mol/L=1.75mol/L。
点评:该题是高考中的常见考点和题型,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提升学生的学科素养。
核心考点
试题【如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得尤为紧迫。在催化剂作用下,CO2和H2可以制取甲醇和乙醇。如:2CO2(g)+6H2(g) CH3C】;主要考察你对化学平衡状态的判断等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)+Q
(2)Ni(CO)4(g) Ni(S)+4CO(g)
完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应(1)中Ni(CO4)的产率,可采取的措施有 、 。
(2)已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如右图所示。Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为 。
(3)若反应(2)达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 。
a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小 d.v逆[Ni(CO)4]增大
(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程。
甲醇合成反应:
(i)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △H1 = -90.1kJ•mol-1
(ii)CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) △H2 = -49.0kJ•mol-1
水煤气变换反应:
(iii)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g) △H3 = -41.1kJ•mol-1
二甲醚合成反应:
(iV)2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) △H4 = -24.5kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响 。
(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。
(4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW•h•kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的能量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E = (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW•h = 3.6×106J)。
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1
其中正确的是
A.①③ | B.①④ | C.②③ | D.③④ |
请回答下列问题:
(1) 写出该反应平衡常数的表达式K="_____"
(2)反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡,平均反应速率v(NH3) 为 ;
(3)5分钟时,保持其它条件不变,把容器的体积缩小一半,平衡 移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)。化学平衡常数将 (填“增大”、“减少”或“不变”)。
(4)N2和H2的反应还有其它应用。如:有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,分别以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式 。
时间(s) C(mol/L) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
C(N2O4) | 0.20 | a | 0.10 | c | d | e |
C(NO2) | 0.00 | 0.12 | b | 0.22 | 0.22 | 0.22 |
请回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为 ,正反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)20s时,N2O4的的浓度为 mol/L,0~20s内N2O4的平均反应速率为 。
(3)在80℃时该反应的平衡常数K值为 (保留2位小数)。
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时 。
A、N2O4的转化率越高 B、NO2的产量越大
C、N2O4与NO2的浓度之比越大 D、正反应进行的程度越大
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