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填空题 (16分)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)人们利用CO能与金属镍反应,生成四羰基镍,然后将四羰基镍分解从而实现镍的提纯,最后可以得到纯度达99.9%的高纯镍。具体反应为:
该正反应的ΔH 0(选填“>”或“=”或“<”)。
(2)工业上可利用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=_______________________。
(3)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),
下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有___ 。
A.2v(H2)= v(CO)
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率
C.容器内的压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(4)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应: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28题-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(题28-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.
⑤CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(题28 -图3)所示,实际生产时条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是________。
填空题 (16分)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)人们利用CO能与金属镍反应,生成四羰基镍,然后将四羰基镍分解从而实现镍的提纯,最后可以得到纯度达99.9%的高纯镍。具体反应为:
该正反应的ΔH 0(选填“>”或“=”或“<”)。
(2)工业上可利用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=_______________________。
(3)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),
下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有___ 。
A.2v(H2)= v(CO)
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率
C.容器内的压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(4)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应: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28题-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(题28-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.
⑤CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如(题28 -图3)所示,实际生产时条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是________。
本题答案:(1)<;(2)ΔH1 -3ΔH2-2ΔH3 (3)C
本题解析:
试题分析:(1)根据反应条件可知,温度低利于正反应的进行,温度高利于逆反应的进行,所以该反应的正反应是放热反应,ΔH<0;
(2)根据盖斯定律,将已知热化学方程式中含有的CO(g)、H2O(g)利用盖斯定律消去可得到2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l),则ΔH="ΔH1" -3ΔH2-2ΔH3;
(3)A、未指明正逆反应的方向,且氢气的速率应是CO速率的2倍,不能判断为平衡状态,错误;B、CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率,都是正反应速率,但不符合化学计量数之比,不能判断为平衡状态,错误;C、容器的体积固定,该反应是气体的物质的量改变的可逆反应,所以当压强一定时,即为平衡状态,正确;D、容器的体积不变,混合气体的质量不变,所以混合气体的密度始终不变,不能判断为平衡状态,错误;E、混合气体的质量不变,但混合气体的物质的量发生改变,所以气体的平均相对分子质量发生变化,当气体的平均相对分子质量不变时,为平衡状态,正确,答案选CE;
(4)①温度升高,CO的转化率降低,说明温度升高,平衡逆向移动,逆向为吸热方向,所以合成甲醇是放热反应;
②平衡常数与温度有关,反应放热,则升高温度,平衡常数减小,A与B的温度相同,C的温度高于A、B,所以C的平衡常数较小,所以三者的关系是KA=KB>KC;
③达到平衡状态A时,容器的体积为10L,状态A与B的平衡常数相同,则A状态时CO的转化率是0.5,则平衡时CO的物质的量是10mol×(1-0.5)=5mol,浓度是0.5mol/L,氢气的物质的量是其2倍,为1mol/L,生成甲醇的物质的量是5mol,浓度是0.5mol/L,所以平衡常数K=1;设B状态时容器的体积是VL,B状态时CO的转化率是0.8,则平衡时,CO的物质的量是10mol×(1-0.8)=2mol,浓度为2/Vmol/L,氢气的物质的量是4/Vmol/L,生成甲醇的物质的量是8mol,浓度是8/V/mol/L,K=8/V/[2/V×(4/V)2]=1,解得V=2;
④使用催化剂可加快反应速率,缩短到达平衡的时间,但平衡状态不会改变,所以不使用催化剂到达平衡的时间加长,相同投料比时CO的转化率平衡时CO的转化率不变,但CO的转化率变化的程度较慢,图像见答案;
⑤从图3中可看出温度越低、压强越大CO的转化率越高,当在1.3×104Pa下,CO的转化率已较高,再增大压强,CO的转化率提高不大,生产成本增加,得不偿失。
考点:考查化学平衡状态的判断,盖斯定律的应用,对图像的分析判断
本题所属考点:【热化学方程式】
本题难易程度:【困难】
Good steel should be used for the making of the sword's cutting edge. 好钢要用在刀刃上.