(2013•上海模拟)合成气经压缩升温后进入10m3的甲醇合成塔中,在催化剂的作用下进行甲醇合成,主要反应是:

(2013•上海模拟)合成气经压缩升温后进入10m3的甲醇合成塔中,在催化剂的作用下进行甲醇合成,主要反应是:
2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)+181.6kJ.
已知:某温度下(设温度为T1℃)此反应的平衡常数为160.
(1)此温度下,在密闭容器中加入一定量的CO和H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下表:
物质H2COCH3OH
浓度/(mol/L)0.20.10.4
比较此时正、逆反应速率的大小:v______v (填“>”、“<”或“=”);若加入与上述同样多的CO和H2,在T2℃条件下反应,10min后达平衡时c(H2)=0.4mol/L,则该时间内反应速率v(CH3OH)=______ mol/(L•min);
(2)在一定条件的密闭恒容的容器中,下列式子或文字描述能表示上述反应达到化学平衡状态的是______(选填序号);
a.2v(CO)=v(H2) b.c(CO):c(H2):c(CH3OH)=1:2:1
c.混合气体的平均式量保持不变d.混合气体的密度保持不变
(3)上述反应达到平衡后,下列说法正确的是______(选填序号);
a.其他条件不变,增大压强,平衡常数K<160
b.其他条件不变,温度升高,平衡常数K会减小
c.其他条件不变,若同比例地增加CO和H2的量平衡不会发生移动
d.其他条件不变,增大甲醇的物质的量,正反应速率也会随之逐渐增大
(4)寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题.现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件均相同):
①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由:______.
黄-蓉 1年前 已收到1个回答 举报

kk的猫爪 幼苗

共回答了28个问题采纳率:92.9% 举报

解题思路:(1)计算此时的浓度商Qc,与平衡常数比较,判断反应进行的方向,据此解答;依据图表数据计算起始量,结合三段式列式计算,根据甲氢气的浓度变化计算甲醇的浓度变化量,再根据v=[△c/△t]计算v(CH3OH);
(2)依据反应特征和平衡标志分析,正逆反应速率相同,各组分含量保持不变分析;
(3)a.其他条件不变,增大压强,平衡常数不变;
b.其他条件不变,温度升高,反应是放热反应,平衡逆向进行,平衡常数K会减小;
c.其他条件不变,若同比例地增加CO和H2的量,相当于增大压强,平衡正向进行;
d.其他条件不变,增大甲醇的物质的量,平衡逆向进行,正逆反应速率也会随之逐渐增大;
(4)该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低;

(1)由表中数据可知,10min时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L,则此时的浓度商Qc=[0.4
0.22×0.1=100,小于平衡常数160,故反应向正反应方向进行,故V>V,依据图表计算起始量;
2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)
起始量(mol/L) 1 0.5 0
变化量(mol/L) 0.80.4 0.4
T4时(mol/L) 0.2 0.1 0.4
若加入CO、H2后,在T5℃反应10min达到平衡,c(H2)=0.4mol•L-1,由表中数据可知,l0min内氢气的浓度变化量为0.6mol/L,故甲醇的浓度变化量为0.3mol/L,故v(CH3OH)=
0.3mol/L/10min]=0.03mol/(L•min),
故答案为:>;0.03;
(2)2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)+181.6kJ,反应是气体体积减小的放热反应
a.反应速率之比等于化学方程式计量数之比,2v(CO)=v(H2),说明一氧化碳正逆反应速率相同,说明反应达到平衡状态,故a正确;
b.c(CO):c(H2):c(CH3OH)=1:2:1,只能说明浓度比等于反应比,和起始量变化量有关,不能说明反应达到平衡,故b错误;
c.反应前后气体物质的量减小,质量不变,混合气体的平均式量保持不变,说明反应达到平衡状态,故c正确;
d.反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误;
故答案为:a c;
(3)a.其他条件不变,增大压强,平衡常数不变,故a错误;
b.其他条件不变,温度升高,反应是放热反应,平衡逆向进行,平衡常数K会减小,故b正确;
c.其他条件不变,若同比例地增加CO和H2的量,相当于增大压强,平衡正向进行,故c错误;
d.其他条件不变,增大甲醇的物质的量,增大生成物浓度,平衡逆向进行,正逆反应速率也会随之逐渐增大,故d正确;
故答案为:b d;
(4)该反应正反应为放热反应,应选择催化活性高、速度快、反应温度较低,故选择Z,
故答案为:Z;催化活性高、速度快、反应温度较低:

点评:
本题考点: 化学平衡的影响因素;反应速率的定量表示方法;化学平衡状态的判断.

考点点评: 本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应速率计算、反应中能量变化等,难度中等,注意理解掌握平衡常数和平衡标志的理解应用.

1年前

3
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.021 s. - webmaster@yulucn.com