2017-2018学年湖北省宜昌市葛洲坝中学高二9月月考化学试题 解析版
宜昌市葛洲坝中学2017-2018学年第一学期
高二年级10月考试卷 化学试题
1. 对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0 ,能增大正反应速率的措施是
A. 降低体系温度 B. 增大容器容积 C. 移去部分SO3 D. 通入大量O2
【答案】D
【解析】A.降低体系的温度,正逆反应速率都减小,故A错误;B.增大容器容积,减小了体系的压强,压强减小,正反应速率减小,故B错误;C.移去部分SO3,反应物的浓度不变,生成物的浓度减小,化学平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小,故C错误;D.通入大量O2,反应物浓度增大,反应速率增大,故D正确;故选D。
点睛:在考虑影响化学反应速率的因素时,要注意与化学平衡的影响的因素的区别,不能混淆。本题中增大正反应速率,可增大反应物浓度,升高温度,增大压强,或加入催化剂等。
2. 反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在不同情况下的反应速率,其中的反应速率最快的是
A. v(A)=0.20 mol/(L·s) B. v(B)=0.30 mol/(L·s)
C. v(C)=0.50 mol/(L·s) D. v(D)=0.60 mol/(L·s)
【答案】D
【解析】A.v(A)=0.20mol•L-1•s-1;B.v(B)=0.30mol•L-1•s-1,v(A)=0.10mol•L-1•s-1;C.v(C)=0.50mol•L-1•s-1,v(A)=0.25mol•L-1•s-1;D.v(D)=0.60mol•L-1•s-1,v(A)=0.30mol•L-1•s-1;所以反应速率大小顺序是D>C>A>B,所以反应速率最快的是D,故选D。
点睛:明确化学反应速率与计量数的关系是解本题关键,同一可逆反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,将不同物质的反应速率转化为同一种物质的反应速率,反应速率越大的反应越快,注意比较时单位要统一,据此解答。
3. 下列说法正确的是
A. 增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增大
B. 有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C. 升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D. 催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
【答案】C
【解析】试题分析:A、增大反应物浓度,增大了单位体积的活化分子数,没有改变活化分子百分数,故A错误;B、增大压强,相当于增大了浓度,单位体积活化分子数目增大,没有改变活化分子百分数,故B正确;C、升高温度,升高了分子能量,增大了活化分子百分数,故C正确;D、加入催化剂,降低了反应能量,增加了活化分子百分数,故D错误;故选B。
考点:考查了影响化学反应速率的因素、碰撞理论的相关知识。
4. 可逆反应3A(g)+2B(g) 4 C(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是
A. 3v正(A)=2v正(B) B. 2v正(A)=3v逆(B) C. 4v逆(C)=3v正(A) D. 3v逆(A)=2v逆(B)
【答案】B
【解析】A. 3v正(A)=2v正(B),均为正反应速率,不能说明是平衡状态,故A错误;B. 2v正(A)=3v逆(B),即=,表示正逆反应速率相等,能够说明是平衡状态,故B正确;C. 4v逆(C)=3v正(A),即=,表示正逆反应速率不等,不是平衡状态,故C错误;D. 3v逆(A)=2v逆(B),均为逆反应速率,不能说明是平衡状态,故D错误;故选B。
5. 已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g) △H <0,下列说法正确的
A. 升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D. 达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
【答案】B
【解析】试题分析:A、升高温度,正向反应速率和逆向反应速率均增加,错误;B、升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间,正确;C、该反应为放热反应,达到平衡后,升高温度,有利于该反应平衡逆向移动,错误;D、该反应为气体物质的量减小的反应,达到平衡后,减小压强,该反应平衡逆向移动,错误。
考点:考查外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响
6. 20℃,反应N2O4 2NO2 △H>0在密闭容器中达平衡,下列说法不正确的
A. 体积不变时加入少许NO2,再度平衡时颜色变深
B. 体积不变时加入少许N2O4,平衡正向移动,N2O4转化率减小
C. 容器体积减小时,平衡逆向移动,正反应速率减小,逆反应速率增大
D. 体积不变时升高温度,再度平衡时颜色变深
【答案】C
【解析】A.保持体积不变,加入少许NO2,二氧化氮浓度增大,平衡逆向移动,但新平衡时,二氧化氮浓度仍比原来要大,气体颜色变深,故A正确;B.保持体积不变,加入少许N2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O4转化率减小,故B正确;C.容器体积减小,压强增大,正逆反应速率均增大,故C错误;D.正反应吸热,升高温度平衡向正反应方向移动,二氧化氮浓度增大,气体颜色加深,故D正确;故选C。
点睛:本题的易错点为A、B,体积不变时加入少许NO2或N2O4,均相当于增大压强,平衡均逆向移动,反应物和生成物的浓度均增大,但N2O4转化率减小。
7. 在密闭容器中,将一定量A、B气体混合后发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g)+mD(s)。平衡时测得A的浓度为0.5mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A的浓度为0.3mol/L。则下列有关判断正确的是
A. x+y>z+m B. B的转化率一定减小
C. 平衡向正反应方向移动 D. 混合气体的质量一定减小
【答案】B
【解析】平衡时测得A的浓度为0.5mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,若平衡不移动,A的浓度为0.25mol/L,而再达平衡时,测得A的浓度为0.3mol/L,可知体积增大、压强减小,平衡逆向移动。A.因为D为固体,减小压强,平衡逆向移动,可知x+y>z,故A错误;B.平衡逆向移动,则B的转化率减小,故B正确;C.由上述分析可知,平衡逆向移动,故C错误;D.平衡逆向移动,气体的质量增加,故D错误;故选B。
8. 下列事实能用勒夏特列原理来解释的是
A. SO2氧化SO3,往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B. 500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氮反应N2(g)+ 3H2 (g)2NH3(g) △H<0
C. H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+ I2(g)2HI(g)
D. 光照使氯水变质 Cl2+H2OH++Cl-+HClO
【答案】D
.....................
点睛:平衡移动原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。平衡移动原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程无关,则不能用平衡移动原理解释。需要注意一些工业生产的实际反应条件的选择,可能主要考虑的是生产效益。
9. 用来表示可逆反应2A(g)+B(g) 2C(g) △H<0 的正确图像为
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】A.温度越高越先达平衡状态,500℃先达平衡;该反应为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,C的质量分数减小,与图象不符,故A错误;B.升高温度,正逆反应速率都增大,与图象不符,故B错误;C.反应物气体的计量数之和大于生成物,增大压强,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,故C正确;D.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小,与图象不符,故D错误;故选C。
点睛:解答该题的关键是把握图象中曲线的变化特点,结合外界条件对化学平衡的影响分析。对于反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)△H<0,正反应为放热反应,正反应为气体的物质的量减小的反应,增大压强,平衡正向移动,升高温度,平衡逆向移动。
10. 在一定温度下的定容容器中,发生反应:3B(s)2C(g)+D(g
),下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是
①混合气体的压强不变②混合气体的密度不变③C(g)的物质的量浓度不变④容器内C、D三种气体的浓度之比为2:1⑤单位时间内生成n molD,同时生成2n mol C.⑥单位时间内生成2n molC,同时消耗n mol D.⑦混合气体中C的体积分数不变
A. ①②③ B. ③④⑥ C. ①②③⑥⑦ D. ①②③⑥
【答案】D
【解析】①反应前后气体的体积发生变化,故混合气体的压强可以作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故①正确;②密度=,该反应正反应属于气体的质量增大的反应,体积不变,密度逐渐增大,故混合气体的密度不变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故②正确;③C(g)的物质的量浓度不变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故③正确;④平衡时各物质的物质的量之比取决于物质的起始物质的量和转化率,故容器内C、D三种气体的浓度之比为2:1,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故④错误;⑤生成2nmolC是正反应,生成nmolD也是正反应,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故⑤错误;⑥生成2nmolC是逆反应,消耗nmolD是正反应,且化学反应速率之比等于化学计量数之比,故正逆反应速率相等,能作为判断是否达到平衡状态的依据,故⑥正确;⑦根据方程式,混合气体中C的体积分数始终不变,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故⑦错误;故能表明反应已达到平衡状态的是①②③⑥,故选D。
点睛:可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:①正反应速率和逆反应速率相等,②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。判断的常见方法为:随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。
11. 在密闭容器中,在催化剂存在下发生反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)。在500 ℃时,平衡常数K=9。若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L,则在此条件下CO的转化率为
A. 25% B. 50% C. 75% D. 80%
【答案】C
【解析】试题分析: CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
起始浓度(mol/L) 0.02 0.02 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
平衡浓度(mol/L)0.02-x 0.02-x x x
根据平衡常数表达式可知
解得x=0.015
所以在此条件下CO的转化率=×100%=75%,答案选C。
考点:考查平衡常数应用
12. 在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s) + 2NO(g) CO2(g) + N2(g),平衡时c (NO)与温度T的关系如右图所示,则下列说法正确的是
A. 该反应的△H>0
B. 若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1
PB
D. 在T2时,若 反 应 体 系 处于 状 态D ,则 此 时
【答案】D
【解析】试题分析:温度升高,NO的浓度增大,说明平衡左移,该反应的△H<0,故A错误;△H<0,升高温度平衡常数减小K1>K2,故B错误;反应中气体物质的量不变,压强与温度有关,温度越高压强越大;PC>PD=PB,故C错误;在T2时,若 反 应 体 系 处于 状 态D ,达到平衡NO浓度要减小,反应需要正向进行,则 此 时,故D正确。
考点:本题考查化学反应限度。
13. 氨催化氧化法制硝酸原理为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。在浓氨水中通入空气,将赤热铂丝插入氨水中引发反应后铂丝保持红热状态至反应停止。下列说法正确的是
A. 上述反应在较高温度下才能自发进行
B. 该反应的正反应活化能小于逆反应活化能
C. 该反应中,断裂化学键的总键能大于形成化学键的总键能
D. 若NH3和O2的混合气发生上述反应,气体通入足量水中,剩余气体一定是O2
【答案】B
考点:考查了化学反应中的能量变化、氮及其化合物的性质的相关知识。
14. 在一定温度下,固定体积为2L密闭容器中,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g ) ΔH <0,n(SO2)随时间的变化如表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
n(SO2)/mol
0.20
0.16
0.13
0.11
0.08
0.08
则下列说法正确的是
A. 当v(SO2)=v(SO3)时,说明该反应已达到平衡状态
B. 用O2表示0~4 min内该反应的平均速率为0.005 mol/(L·min)
C. 平衡时再通入O2,平衡右移,O2转化率减小,SO2转化率增大
D. 若升高温度,则SO2的反应速率会变大,平衡常数K值会增大
【答案】C
【解析】试题解析:A.没有标出正逆反应速率,无法判断;A错误;B.0~4 min,(SO2反应速率为(0.2-0.08)/2×4="0.015" mol/(L·min); 速率之比和系数成正比,用O2表示0~4 min内该反应的平均速率为0.0075 mol/(L·min); B错误;C.平衡时再通入O2,平衡右移,O2转化率减小,SO2转化率增大;C正确;DΔH <0,升高温度,平衡左移,平衡常数K值减小;D错误;
考点:有关化学平衡速率计算、平衡移动、平衡常数等知识考察。
15. 反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为:K= ,有关该平衡体系说法不正确的是
A. 升温温度,该反应平衡常数K一定发生改变
B. 增大压强,w的质量分数减小
C. 该反应的化学方程式为:3z(g)+2w(g) x(g)+2y(g)
D. 增大x气体浓度平衡向正反应方向移动
【答案】D
【解析】A.升高温度,化学平衡向吸热的方向移动,因此化学平衡常数一定发生变化,故A正确;B.根据化学平衡常数表达式可知,反应物w、z计量数之和为:3+2=5;生成物x、y计量数之和为:1+2=3,因此增大压强时,化学平衡向正反应方向移动,因此w质量分数减小,故B正确;C.化学平衡常数表达式中,生成物位于分子位置,其幂为计量数,反应物位于分母位置,幂为计量数,所以化学方程式可写为:3z(g)+2w(g)x(g)+2y(g),故C正确;D.x为生成物,增大x浓度,化学平衡向逆反应方向移动,故D错误;故选D。
点睛:平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值,根据平衡常数表达式写出反应方程式是解题的关键。
16. 反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)H,学习小组针对反应特点与对应的图象展开了讨论,其中不正确的是
A. 图①中,若p1>p2,则该反应在较低温度下有利于自发进行
B. 图②中,若T2>T1,则H<0且a+b=c+d
C. 图③中(υ/表示正反应速率,υ//表示逆反应速率),t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂
D. 图④中,若H<0,则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率
【答案】C
【解析】试题分析:A. 图①中,若P1>P2,增大压强,平衡体系中A的百分含量减小,说明平衡正向移动,增大压强,平衡向系数减小的方向进行,则该反应是熵减的可逆反应,该反应在较低温度下有利于自发进行,A项正确;B. 图②中,若T2>T1,升高温度,A的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,则其正反应为放热反应,H<0,增大压强,平衡不移动,所以该反应是气体体积不发生变化的可逆反应,则a+b=c+d,B项正确;C.对于气体体积不发生变化的可逆反应,增大压强,加快了化学反应速率但平衡不移动,在图③中,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大了压强,C项错误;D.图④中,若H<0,根据“先拐先平,温高压大”, T2<T1
,升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率降低,则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率,D项正确;选C。
考点:考查化学平衡图像的分析与判断。
17. 对于化学反应:N2(g)+O2(g) 2NO(g),在密闭容器中,判断下列条件的改变引起该反应的正反应速率的变化(用“增大”“不变”“减小”表示)及平衡的移动(用“正向”“逆向”或“不”表示)。
A.体积不变充入N2使压强增大ν正__________,平衡__________移动。
B.压强不变充入氩气使体积增大ν正__________________,平衡__________移动。
C.增大体积使压强减小ν正__________________,平衡__________移动。
【答案】 (1). 增大 (2). 正向 (3). 减小 (4). 不 (5). 减小 (6). 不
【解析】A.体积不变充入N2使压强增大,反应物浓度增大,平衡正向移动,正逆反应速率均增大,故答案为:增大;正向;
B.该反应前后,体积不变,压强不变充入氩气使体积增大,相当于减小压强,平衡不一定,反应物和生成物的浓度均减小,反应速率减小,故答案为:减小;不;
C.该反应前后,体积不变,增大体积使压强减小,则浓度减小,反应速率减小,平衡不移动,故答案为:减小;不。
18. 向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g)+2B(s) yC(g) ΔH<0,一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)用A的浓度变化表示该反应在0~10 min内的平均反应速率v(A)=______________________。
(2)根据图示可确定x∶y=________。
(3)0~10 min容器内压强________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是______________________;第16min
引起曲线变化的反应条件可能是________________________。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1,平衡Ⅱ平衡常数为K2,则K1________K2(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 (1). 0.02mol/L (2). 1:2 (3). 变大 (4). ④⑥ (5). ④ (6). >
【解析】试题解析:(1)A为反应物,浓度降低,因此v(A)=(0.45-0.25)/10mol/(L·min)="0.02" mol/(L·min);(2)化学反应速率之比等于化学计量数之比,x:y=(0.45-0.25):0.4=1:2;(3)B为固体,反应向正反应方向进行,气体物质的量增大,压强增大;(4)第10min,单位时间内A、C的物质的量浓度变化大,反应速率明显加快,可能是升高温度或使用催化剂,故选项④⑥正确;第16min,C的物质的量浓度减小,A的物质的量浓度增大,说明反应向逆反应方向移动,该反应是放热反应,应为升高温度,故选项④正确;(5)升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数只受温度影响,因此K1>K2。
考点:考查化学反应速率的计算、影响化学平衡移动的因素、化学平衡常数等知识。
19. 在一个2 L的密闭容器中,加入3 mol A和1 mol B,发生下述反应:3A(g)+B(g)2C(g)+3D(s),5 min达到平衡时,C的浓度为0.6 mol/L。
(1)达到平衡时,A的转化率为________,此温度下的平衡常数K=_______________。
(2)维持容器的温度不变,若缩小容器的体积,则平衡将向________(填“正反应方向移动”“逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)维持容器的体积和温度不变,向密闭容器中加入氦气,达到新平衡时,B、C的浓度之比将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)当增加A的浓度,B的转化率________;若将C分离出来,化学平衡常数________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】 (1). 60% (2). 25/3L2/mol2(8.33) (3). 正反应方向 (4). 不变 (5). 增大 (6). 不变
【解析】(1)根据各物质的速率之比等于化学计量数之比,也等于各物质的物质的量及浓度变化之比的原则进行“三段法”计算。
(2)温度不变而缩小容器体积,相当于加压,由于D为固体,正反应方向是气体体积减少的方向,所以平衡右移。
(3)由于维持体系的温度、容积不变,充入氦气不改变平衡中各物质的浓度,平衡不移动。
(4)若增加A的浓度,平衡右移,B的转化率增大;对于一个平衡来讲,平衡常数仅与温度有关,与浓度无关。
20. 工业上可用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
K3
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正________v逆(填“>”、“=”或“<”)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)—反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是_______________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是______________。
【答案】 (1). K1·K2 (2). > (3). 催化剂 (4). 将容器容积迅速压缩至2L
【解析】(1)已知:①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) K1,②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) K2,根据盖斯定律,①+②得3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) K3=K1×K2;在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) K3=K1×K2=2.5,在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,Q==0.87<K=2.5,反应正向进行,V正>V逆,故答案为:K1•K2;>;
(2)根据图象可知,曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ时缩短了反应达到平衡的时间,最后达到相同平衡状态,在容积可变的密闭容器中,说明改变的条件是加入了催化剂;当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时CO的浓度增大,CO物质的量增大,反应②是气体体积不变的反应,在可变容器中,气体体积和浓度成反比,气体物质的量不变。曲线Ⅰ对应的体积3L,平衡时一氧化碳浓度为3mol/L,改变条件当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,一氧化碳平衡浓度为4.5mol/L,说明体积减小,设体积为V,则3:V=4.5:3,V=2L,所以改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L,故答案为:加入催化剂;将容器的体积快速压缩至2L。
21. CO是现代化工生产的基础原料,下列有关问题都和CO的使用有关。
(1) 利用CO生产乙醇: 2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) ΔH1
又已知:H2O(l)=== H2O(g)ΔH2 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
工业上也可利用CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) ΔH
则:ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是:ΔH=_______________________。
(2)一定条件下,H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),
下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是________(填字母)。
A.使用高效催化剂 B.降低反应温度
C.增大体系压强 D.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应如下:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)
在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(图1)所示。
①合成甲醇的反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为__________。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,则在平衡状态B时容器的体积为_______________L。
④(图2)中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其条件完全相同时,用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图.____________
【答案】 (1). ΔH1 -2△H3-3△H2 (2). C (3). 放热 (4). KA=KB>KC (5). 2 (6).
【解析】(1)已知:①2CO(g)+4H2(g)⇌CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1,②H2O(1)═H2O(g)△H2,③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3,根据盖斯定律,则①-②×3-③×2得2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3CH2OH(g)+3H2O,则:△H=△H1-3△H2-2△H3,故答案为:△H1-3△H2-2△H3;
(2)A、使用高效催化剂只能增大反应速率,不能改变平衡移动,所以CO
的转化率不变,故错误;B、降低反应温度会减慢反应速率,故错误;C、增大压强,反应速率增大,该反应属于气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故正确;D、不断将CH3OH从反应混合物中分离出来,即减小生成物的浓度,则反应速率减小,故错误;故答案为:C;
(3)①据图象可知,温度升高,CO的平衡转化率减小,平衡逆向移动,即逆反应方向为吸热,所以正反应方向为放热;故答案为:放热;
②因B点与A点温度相同,K不变,即KA=KB,该反应正反应属于放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以A、B、C三点的平衡常数KA=KB>KC,故答案为:KA=KB>KC;
③T1时,A点对应的α=0.5,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始(mol) 10 20 0
转化(mol) 5 10 5
平衡(mol) 5 10 5
平衡常数K==1,因B点与A点温度相同,K不变,B点对应的α=0.8,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始(mol) 10 20 0
转化(mol) 8 16 8
平衡(mol) 2 4 8
则K===1,解得:V=2L,故答案为:2;
④使用催化剂,加快反应速率,达到平衡需要的时间减少,但是不会引起平衡的移动,当不使用催化剂,反应速率减慢,达到平衡需要的时间增大,但平衡状态相同,因此起始H2,CO投料比和CO平衡转化率的关系示意图如下:
,故答案为: 。