Question

【題目】(1)利用CO、H2制造CH3OCH3有三個途徑：

CO(g)+H2(g)═CH3OH(g) △H1＝-91kJmol-1 平衡常數(shù)K1

2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O △H2＝-24kJmol-1 平衡常數(shù)K2

CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3＝-41kJmol-1 平衡常數(shù)K3

新工藝的總反應(yīng)式為3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)則該反應(yīng)的△H＝_____，化學(xué)平衡常數(shù)為K＝__(用K1、K2、K3的代數(shù)式表示)；

(2)一定條件下氣體A與氣體B反應(yīng)生成氣體C，反應(yīng)過程中反應(yīng)物與生成物的濃度隨時間變化的曲線如圖．此反應(yīng)在達到平衡時，A的轉(zhuǎn)化率為__；

(3)研究減少有毒氣體的排放對改善環(huán)境消除霧霾有十分重要的意義。利用I2O5消除CO污染的反應(yīng)為：5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) △H。不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4molCO，測得CO2的體積分數(shù)φ(CO2)隨時間t變化曲線如圖。

請回答：

①該反應(yīng)屬于__反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱“)；

②從反應(yīng)開始至a點時的反應(yīng)速率為v(CO)＝___，b點時化學(xué)平衡常數(shù)Kb＝__；

③下列說法不正確的是____(填字母序號)。

a．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

b．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的壓強相等

c．增大d點的體系壓強，CO的轉(zhuǎn)化率不變

d．b點和d點的化學(xué)平衡常數(shù)：Kb＜Kd

Answer 1

【答案】-247kJmol-1 K12K2K3 75% 放熱 1.2molL-1min-1 1024 bd

【解析】

(1)結(jié)合三個方程式利用蓋斯定律分析解答；

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)化了的濃度與起始濃度之比可求得A的轉(zhuǎn)化率；

(3)①由圖象可知：d點所在曲線反應(yīng)速率快，溫度高，但CO2的體積分數(shù)小，結(jié)合溫度對平衡的影響分析判斷；②根據(jù)起始量和a點時CO2的體積分數(shù)(即物質(zhì)量分數(shù))，利用三段式計算從反應(yīng)開始至a點時的反應(yīng)速率為v(CO)；根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2求出CO和CO2的平衡濃度進而求出b點時化學(xué)平衡常數(shù)Kb；③根據(jù)化學(xué)平衡的特征結(jié)合溫度、壓強對平衡的影響分析判斷。

(1)①CO(g)+H2(g)═CH3OH(g)△H1=-91kJmol-1平衡常數(shù)K2；②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O△H2=-24kJmol-1平衡常數(shù)K2；③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJmol-1平衡常數(shù)K3；

根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①×2+②+③，可得到，3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=(-91kJmol-1)×2+(-24kJmol-1)+(-41kJmol-1)=-247kJmol-1，則K=K12K2K3，故答案為：-247kJmol-1；K12K2K3；

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)化了的濃度與起始濃度之比可求得A的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%，故答案為：75%；

(3)①5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)，由圖象可知：ad曲線反應(yīng)速率快，溫度高，但CO2的體積分數(shù)小，即升高溫度，平衡逆向移動，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；

②)①設(shè)反應(yīng)5min內(nèi)轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量為xmol，a點時：

根據(jù)a點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)==0.30，得x=1.2，則從反應(yīng)開始至a點時的反應(yīng)速率為v(CO)= ===1.2molL-1min-1；

設(shè)起始到平衡轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量為ymol，b點時：

根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)==0.80，得y=3.2，c(CO)=0.4molL-1，c(CO2)=1.6molL-1，b點時化學(xué)平衡常數(shù)Kb===1024，故答案為：1.2molL-1min-1；1024；

③a．因為條件為恒容，而反應(yīng)前后氣體質(zhì)量發(fā)生變化，容器內(nèi)氣體密度為變量，所以容器內(nèi)氣體密度不變時，表明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確；b．c點為交點，氣體物質(zhì)的量分別相等，容器的體積相同，溫度不同，體系中混合氣體的壓強不等，故b錯誤；c．該反應(yīng)前后氣體的體積不變，改變壓強，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故c正確；d．b點比d點溫度低，生成物CO2體積分數(shù)大，說明反應(yīng)進行的程度大，則化學(xué)平衡常數(shù)：Kb＞Kd，故d錯誤；故答案為：bd。