组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 化学平衡 > 化学平衡的移动及其影响因素
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:259 题号:5938806
目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行了探究。已知在不同温度下的化学平衡常数(K1、K2、K3)如表所示。
化学反应焓变平衡常数温度/℃
500700800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)H1K12.50.340.15
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2K21.01.702.52
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3K3
请回答下列问题:
(1)反应②是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_______(用K1、K2表示);根据反应③判断S_______(填“>”“=”或“<”)0,在_______(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有______(填字母,后同)。
A.缩小反应容器的容积                       B.增大反应容器的容积
C.升高温度                                        D.使用合适的催化剂
E.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.1mol/L、0.8 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时υ(正)_______υ(逆) (填“>”“=”或“<”)。
(5)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件下随时间的变化曲线,开始时升高温度,t1时平衡,t2时减小压强,t3时增大CO的浓度,t4时又达到平衡。在下图中画出t2至t4的曲线。_____
   

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【推荐1】I2O5是白色粉末状固体,在合成氨工业中常用I2O5来定量测量CO的含量。
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(Π)I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)
(1)结合反应I和反应II分析,I2在CO转化为CO2的反应中所起的作用是______。20℃时向装有足量I2O5的2L恒容密闭容器中充入2molCO,发生反应II,反应达到平衡后固体质量减小8g,该温度下反应的平衡常数K=______(写出计算过程,结果用分数表示)。
(2)若在恒温恒容的密闭体系中进行上述反应II,下列不能说明反应II达到平衡状态的是______
A.混合气体的密度保持不变B.CO和CO2的物质的量相等
C.v(CO)=v(CO2)D.混合气体的平均分子量不变

(3)10℃时,某恒容密闭容器中充有足量的I2O5,向该容器中充入CO,发生反应II,平衡时CO2与充入CO的物质的量关系如图所示。

若压缩容器体积;θ值______(填“增大”“减小”或“不变”),理由是______
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【推荐2】我国向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。
Ⅰ.CO2加氢可以合成甲醇,该过程主要发生如下反应:
反应①:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H1
反应②:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2=-41.1kJ•mol-1
反应③:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3
(1)反应②的活化能Ea(正)______Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。相关键能数据如表,则H1=______ kJ•mol-1。若K1、K2、K3分别表示反应①、反应②、反应③的平衡常数,则K3=______(用含K1、K2的代数式表示)。
化学键H-HC≡OO-HC=O
键能/(kJ•mol-1)4361071464803
(2)某温度下,初始压强为p,容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol CO2、3mol H2,只发生反应①、②,平衡时CO2的转化率为50%,体系内剩余1mol H2,反应②的平衡常数K=______
Ⅱ.清洁能源的开发利用是实现“碳中和”的途径,乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为:
反应①:C2H5OH(g)+3H2O=2CO2(g)+6H2(g) H=+173.3kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H=+41.2kJ•mol-1
在1.0×105Pa、n(C2H5OH):n(H2O)=1:3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的生成选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=×100%
   
(3)图中表示平衡时CO2的选择性及H2的产率随温度的变化的曲线分别是曲线______、曲线______(填“①”、“②”或“③”)。400℃以后,H2的产率随温度变化的原因是______
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:
   
当价带产生1mol空穴(h+)时,在Rh表面生成的CO数目为______NA;价带上的电极反应式可表示为______
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