甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
②CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)已知△H1=﹣99kJ·mol﹣1,已知△H2=﹣58kJ·mol﹣1,则△H3=______ kJ·mol﹣1。
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为______ ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________ (填曲线标记字母)。
(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图2所示。a(CO)值随温度升高而________ (填“增大”或“减小”)图2中的压强由大到小为________ 。
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
②CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)已知△H1=﹣99kJ·mol﹣1,已知△H2=﹣58kJ·mol﹣1,则△H3=
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为
(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图2所示。a(CO)值随温度升高而
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/8/19/bdafc105-c381-4410-96be-b38667b74a25.png?resizew=444)
更新时间:2019-06-14 18:34:52
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适中
(0.65)
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【推荐1】二氧化碳资源化利用是目前研究的热点之一。
(1)二氧化碳可用于重整天然气制合成气(
和
)。
①已知下列热化学方程式:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4facbd2437972bd4616eac258d99c1f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7b508bbd9693d063401ed76820c0affb.png)
则反应
的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96d529dd8302544058eb2930a98a7d71.png)
___________
。
②最近我国学者采用电催化方法用CO2重整CH4制取合成气,装置如图所示。装置工作时,阳极的电极反应式为___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/d29bfc60-4c55-43de-a52d-82b0cbb3926e.png?resizew=184)
(2)由二氧化碳合成VCB(锂电池电解质的添加剂)的实验流程如下,已知
核磁共振氢谱均只有一组峰,均含五元环状结构,EC能水解生成乙二醇。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/0df46989-4552-4600-b020-ab7c946c3ff3.png?resizew=339)
VCB的结构简式为___________ 。
(3)乙烷直接热解脱氢和CO2氧化乙烷脱的相关化学方程式及平衡转化率与温度的关系如下:
(I)乙烷直接热解脱氢:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4b904fe3c48d9de52d750a96529508db.png)
(II)CO2氧化乙烷脱氢:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/37d2b0e24391ac4377b3d55940574809.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/079776c9-8250-4ce6-a905-df43abfbdf06.png?resizew=251)
①反应(Ⅰ)的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ac4fe034ddc5dc5c445012d675b82738.png)
___________
(填数值,相关键能数据如下表)。
②反应(II)乙烷平衡转化率比反应(I)的大,其原因是___________ (从平衡移动角度说明)。
③有学者研究纳米
催化
氧化乙烷脱氡,通过
测定催化剂表面仅存在
和
,从而说明催化反应历程为:
和___________ (用方程式表示,不必注明反应条件)。
④在三个容积相同的恒容密闭容器中,温度及起始时投料如下表所示,三个容器均只发生反应:
。温度及投料方式(如下表所示),测得反应的相关数据如下:
下列说法正确的是___________ (填标号)。
A.
B.
C.
D.
(1)二氧化碳可用于重整天然气制合成气(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5a122e25cf4eb9f03ffe5ec823bfc31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/750859dd7d5b821d909e6a32c11095cf.png)
①已知下列热化学方程式:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4facbd2437972bd4616eac258d99c1f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7b508bbd9693d063401ed76820c0affb.png)
则反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83182738f18ceb821b1af77ca3743009.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96d529dd8302544058eb2930a98a7d71.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
②最近我国学者采用电催化方法用CO2重整CH4制取合成气,装置如图所示。装置工作时,阳极的电极反应式为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/d29bfc60-4c55-43de-a52d-82b0cbb3926e.png?resizew=184)
(2)由二氧化碳合成VCB(锂电池电解质的添加剂)的实验流程如下,已知
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/20bc7585444627e6b943b600ced849ec.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/0df46989-4552-4600-b020-ab7c946c3ff3.png?resizew=339)
VCB的结构简式为
(3)乙烷直接热解脱氢和CO2氧化乙烷脱的相关化学方程式及平衡转化率与温度的关系如下:
(I)乙烷直接热解脱氢:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4b904fe3c48d9de52d750a96529508db.png)
(II)CO2氧化乙烷脱氢:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/37d2b0e24391ac4377b3d55940574809.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/24/2879205033795584/2880109182558208/STEM/079776c9-8250-4ce6-a905-df43abfbdf06.png?resizew=251)
①反应(Ⅰ)的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ac4fe034ddc5dc5c445012d675b82738.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
化学键 | C-C | C=C | C-H | H-H |
键能![]() | 347.7 | 615 | 413.4 | 436.0 |
③有学者研究纳米
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3ceab42a5b1bede413cf5044e23fde21.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9a8c19ff0d37bf8e96eea8d4b29dbf1f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c48125e5728a2197319cc01929d2db81.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a54c8bf3796128fb73d785dbeedca4f2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ca310a05d5e9f2fcc5af84201a757e43.png)
④在三个容积相同的恒容密闭容器中,温度及起始时投料如下表所示,三个容器均只发生反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c7f99bf26a8d3e81b278f5167f8374d0.png)
容器1 | 容器2 | 容器3 | |
反应温度T/K | 600 | 600 | 500 |
反应物投入量 | ![]() | ![]() | ![]() |
平衡时![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
平衡时![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
平衡常数K | K1 | K2 | K3 |
A.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/62f7ddbb3ee9b48653740b8338500e9b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de7c914d14e8daed2a5875f894943819.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e777c8f8fbe36ae3dd26824a41710cd6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/622eba203edbc4c472244be24d3201a1.png)
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解题方法
【推荐2】I.请结合图回答问题。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/4/72ccd950-bdf0-4192-906e-782a0992a90b.png?resizew=282)
(1)图中所示反应为________ (填“吸热”或“放热”)反应,该反应的△H=______ (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)下列反应中,符合如图描述的反应有_______ (填字母代号)。
a.甲烷在氧气中燃烧 b.Na与H2O反应
c.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应 d.黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧
II.完成下列问题。
(3)1L1.0mol•L-1H2SO4溶液与2L1.0mol•L-1NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ热量,表示该反应中和热的热化学方程式为________ 。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=-1176kJ•mol-1,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为_______ kJ。
(5)已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ•mol-1;N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ•mol-1;则N2H4(g)与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_________ 。
(6)某化学兴趣小组以镁片、铝片为电极材料,烧碱溶液为电解质溶液构成原电池,写出铝电极的电极反应式________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/4/72ccd950-bdf0-4192-906e-782a0992a90b.png?resizew=282)
(1)图中所示反应为
(2)下列反应中,符合如图描述的反应有
a.甲烷在氧气中燃烧 b.Na与H2O反应
c.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应 d.黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧
II.完成下列问题。
(3)1L1.0mol•L-1H2SO4溶液与2L1.0mol•L-1NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ热量,表示该反应中和热的热化学方程式为
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=-1176kJ•mol-1,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为
(5)已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ•mol-1;N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ•mol-1;则N2H4(g)与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为
(6)某化学兴趣小组以镁片、铝片为电极材料,烧碱溶液为电解质溶液构成原电池,写出铝电极的电极反应式
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(0.65)
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解题方法
【推荐3】研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明,美丽中国具有重要意义。
(1)海水中无机碳的存在形式及分布如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/1cf8162a-1c6d-4306-85f8-7e5aed02c39c.png?resizew=263)
用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因______________ 。已知春季海水pH=8.1,预测夏季海水碱性将会_____________ (填“增强”或“减弱”)。
(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0,在容积为1 L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是________ (填字母)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/db55cd36-54ff-4c78-8a3a-f508edec13d2.png?resizew=301)
A.a、b、c三点H2转化率:c>a>b
B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,平衡不移动
D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,新平衡中H2的体积分数增大
(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/6aef11ab-eb6c-4bbf-bcdc-689f14e5e626.png?resizew=288)
①NO的作用是___________________ 。
②已知:
O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH=-143 kJ·mol-1
反应1:O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2 kJ·mol-1。
反应2:热化学方程式为______________________ 。
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ·mol-1,反应达到平衡时,N2的体积分数随
的变化曲线如下图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/10/8fd8b406-2545-4721-a419-4a51abd44073.png?resizew=295)
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近________ 。
②a、b、c三点CO的转化率从大到小的顺序为________ ;a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为__________ 。
③若
=0.8,反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则CO的转化率为__________ 。
(1)海水中无机碳的存在形式及分布如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/1cf8162a-1c6d-4306-85f8-7e5aed02c39c.png?resizew=263)
用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因
(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:
CO(g)+2H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/db55cd36-54ff-4c78-8a3a-f508edec13d2.png?resizew=301)
A.a、b、c三点H2转化率:c>a>b
B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,平衡不移动
D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,新平衡中H2的体积分数增大
(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/7/6aef11ab-eb6c-4bbf-bcdc-689f14e5e626.png?resizew=288)
①NO的作用是
②已知:
O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH=-143 kJ·mol-1
反应1:O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2 kJ·mol-1。
反应2:热化学方程式为
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:2CO(g)+2NO(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/270316560763471facb9eaac5e4cfb2f.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/10/8fd8b406-2545-4721-a419-4a51abd44073.png?resizew=295)
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近
②a、b、c三点CO的转化率从大到小的顺序为
③若
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【推荐1】工业上以煤和水为原料通过一系列转化可变为清洁能源氢气或工业原料甲醇。
I.已知①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
③H2O(l)=H2O(g) ΔH3
则碳与水蒸气反应C(s)+2H2O(g)
CO2(g)+2H2(g)的ΔH=___________ 。
II.乙醛蒸气在一定条件下可发生反应:CH3CHO(g)
CH4(g)+CO(g) ΔH>0。
(1)上述反应正反应速率的表达式为v=kcn(CH3CHO)(k为速率常数,与温度、催化剂有关),测得反应速率与浓度的关系如表所示:
①上述速率表达式中,n=___________ 。
②下列有关说法正确的是___________ (填字母)。
A.升高温度,k增大;加催化剂,k减小
B.升高温度,k减小;加催化剂,k增大
C.降低温度,k减小;加催化剂,k增大
D.降低温度,k增大;加催化剂,k减小。
(2)在一定温度下,向某恒容密闭容器中充入1molCH3CHO(g),在一定条件下反应达到平衡,平衡转化率为a。
①下列情况表明上述反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.
保持不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变
D.CH4的消耗速率等于CH3CHO的生成速率
②反应达到平衡后,升高温度,容器内压强增大,原因是___________ (从平衡移动角度考虑)。
③若改为恒压密闭容器,其他条件不变,平衡时CH3CHO的转化率为b,则a___________ b(填“>”“=”或“<”)。
(3)一定温度下,向某密闭容器中充入适量CH3CHO(g),经过相同时间时测得CH3CHO的转化率与压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/23/012bcca2-3bec-455e-9ad5-da00209b7e5f.png?resizew=170)
①p>3MPa时,增大压强,CH3CHO的转化率降低,其原因是___________ 。
②当压强为4MPa时,该反应的平衡常数Kp=___________ MPa(用各物质分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)。
I.已知①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
③H2O(l)=H2O(g) ΔH3
则碳与水蒸气反应C(s)+2H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6928c3aad8d2d61eaa11c5c5922c7794.png)
II.乙醛蒸气在一定条件下可发生反应:CH3CHO(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(1)上述反应正反应速率的表达式为v=kcn(CH3CHO)(k为速率常数,与温度、催化剂有关),测得反应速率与浓度的关系如表所示:
c(CH3CHO)/(mol·L-1) | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
r/(mol·L-1·s-1) | 0.02 | 0.08 | 0.18 | 0.32 |
①上述速率表达式中,n=
②下列有关说法正确的是
A.升高温度,k增大;加催化剂,k减小
B.升高温度,k减小;加催化剂,k增大
C.降低温度,k减小;加催化剂,k增大
D.降低温度,k增大;加催化剂,k减小。
(2)在一定温度下,向某恒容密闭容器中充入1molCH3CHO(g),在一定条件下反应达到平衡,平衡转化率为a。
①下列情况表明上述反应达到平衡状态的是
A.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d9382bf18450eb82839eea527d1cd0ec.png)
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变
D.CH4的消耗速率等于CH3CHO的生成速率
②反应达到平衡后,升高温度,容器内压强增大,原因是
③若改为恒压密闭容器,其他条件不变,平衡时CH3CHO的转化率为b,则a
(3)一定温度下,向某密闭容器中充入适量CH3CHO(g),经过相同时间时测得CH3CHO的转化率与压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/23/012bcca2-3bec-455e-9ad5-da00209b7e5f.png?resizew=170)
①p>3MPa时,增大压强,CH3CHO的转化率降低,其原因是
②当压强为4MPa时,该反应的平衡常数Kp=
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适中
(0.65)
【推荐2】我国将在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。CO2的资源化利用能有效减少CO2排放。
(1)研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH>0
①此反应的活化能Ea(正)________ Ea(逆)(填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应,初始时CO2和CH4的分压分别为15kPa、20kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强增加了10kPa,则该反应的平衡常数Kp_______ (kPa)2(结果保留两位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算。分压=总压×物质的量分数)。
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/18/2897062214156288/2897933528522752/STEM/338d4fd0-5139-4311-9166-9bddc5753ad4.png?resizew=339)
①阳极区为该装置的_______ 边(填“左”或“右”),电解一段时间后,溶液中的K+向_______ 极区移动(填“阳”或“阴”)。
②写出CO2还原为HCOO-的电极反应式:_______ 。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2k/mol
反应II:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5kJ/mol
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=
100%
①温度高于300°C,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______ 。
②220°C时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时化间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高程CH3OCH3选择性的措施有_______ 。(填一条即可)
(1)研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH>0
①此反应的活化能Ea(正)
②某温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应,初始时CO2和CH4的分压分别为15kPa、20kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强增加了10kPa,则该反应的平衡常数Kp
(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/18/2897062214156288/2897933528522752/STEM/338d4fd0-5139-4311-9166-9bddc5753ad4.png?resizew=339)
①阳极区为该装置的
②写出CO2还原为HCOO-的电极反应式:
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2k/mol
反应II:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5kJ/mol
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9410ec1eeadb3904ffc47dffad2d409e.png)
①温度高于300°C,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220°C时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时化间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高程CH3OCH3选择性的措施有
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/18/2897062214156288/2897933528522752/STEM/0c774525-865d-4e04-9eeb-457a88a8ac63.png?resizew=290)
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【推荐3】CH4既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。以CO2、H2为原料合成CH4涉及的主要反应如下:
Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H1
Ⅱ: CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2 kJ/mol
常温常压下,H2(g)和CH4(g)的摩尔燃烧焓分别为-285.8 kJ/mol和-890.3 kJ/mol;H2O(l)=H2O(g)![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18d6212e63c7e2af98d1547f11208bd0.png)
(1)△H1=___________ kJ/mol。
(2)一定条件下,向恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为a mol,H2O(g)为b mol,则反应Ⅱ的平衡常数为___________ (用含a、b的代数式表示)。
(3)为探究CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)的反应速率与浓度的关系,起始时,向恒容密闭容器中通入浓度均为1.0 mol/L CO2与H2。平衡时,根据相关数据绘制出两条反应速率-浓度关系曲线:v正-c(CO2)和v逆-c(H2O)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/10/21/2834304912941056/2835400921432064/STEM/102a28b7ef224218867a2a47158de140.png?resizew=245)
则与曲线v正-c(CO2)相对应的是上图中曲线___________ (填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度,重新达到平衡,平衡常数___________ (填“增大”或“减小”),则此时曲线甲对应的平衡点可能为___________ (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点可能为___________ 。
Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
Ⅱ: CO2(g)+H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
常温常压下,H2(g)和CH4(g)的摩尔燃烧焓分别为-285.8 kJ/mol和-890.3 kJ/mol;H2O(l)=H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18d6212e63c7e2af98d1547f11208bd0.png)
(1)△H1=
(2)一定条件下,向恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为a mol,H2O(g)为b mol,则反应Ⅱ的平衡常数为
(3)为探究CO2(g)+4H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/10/21/2834304912941056/2835400921432064/STEM/102a28b7ef224218867a2a47158de140.png?resizew=245)
则与曲线v正-c(CO2)相对应的是上图中曲线
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【推荐1】NH3是重要的化工原料,可以制备丙烯腈、尿素、硝酸等产品。回答下列问题:
(1)合成氨反应的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/13/7480072a-19ef-4060-8b4f-0042578c3685.png?resizew=329)
①该条件下,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=______ kJ•mol-1。
②实际生产中的工艺条件为:铁触媒作催化剂,控温773K,压强3.0×105Pa,原料气中n(N2):n(H2)=1:2.8。原料气中N2过量的理由是N2相对易得,______ 且N2的吸附分解是反应的决速步。(从平衡移动角度分析)
(2)其他条件不变,改变起始氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图乙所示(图中T表示温度)。则T2______ T1(填“>”“<”或“=”);a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最低的是______ (填字母)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/8/12e61ee5-94dd-41be-a111-68f13c5058ba.png?resizew=180)
(3)以氨、丙烯、氧气为原料,可在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N),同时得到副产物丙烯醛(C3H4O),热化学方程式如下:
主反应:C3H6(g)+NH3(g)+
O2(g)
C3H3N(g)+3H2O(g) △H=-515kJ•mol-1;
副反应:C3H6(g)+O2(g)
C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ•mol-1
已知:丙烯腈的选择性=
×100%,某气体分压=总压强×该气体物质的量分数。
①一定条件下,平衡时丙烯腈的选择性与温度、压强的关系如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序为________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/8/78220feb-ede1-47f9-938c-41fd428b534b.png?resizew=280)
②某温度下,向100kPa的恒压密闭容器中通入1molC3H6、1molNH3和1.5molO2,发生上述反应。平衡时测得C3H6转化率为90%,H2O(g)的物质的量为2.5mol,则平衡时C3H3N的分压为______ kPa(保留3位有效数字),此温度下副反应的Kp=______ (计算结果保留三位有效数字)。
(4)常温常压下,以N2和H2O为原料的电化学合成氨是极具应用前途的绿色合成氨方法。实验室模拟氨的电化学合成过程如图所示,阴极的电极反应式为________ 。
(1)合成氨反应的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/13/7480072a-19ef-4060-8b4f-0042578c3685.png?resizew=329)
①该条件下,N2(g)+3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
②实际生产中的工艺条件为:铁触媒作催化剂,控温773K,压强3.0×105Pa,原料气中n(N2):n(H2)=1:2.8。原料气中N2过量的理由是N2相对易得,
(2)其他条件不变,改变起始氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图乙所示(图中T表示温度)。则T2
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/8/12e61ee5-94dd-41be-a111-68f13c5058ba.png?resizew=180)
(3)以氨、丙烯、氧气为原料,可在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N),同时得到副产物丙烯醛(C3H4O),热化学方程式如下:
主反应:C3H6(g)+NH3(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b8503f4706b8321e4e79a87eadea84.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
副反应:C3H6(g)+O2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
已知:丙烯腈的选择性=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/900e916884411544e821b78afda27735.png)
①一定条件下,平衡时丙烯腈的选择性与温度、压强的关系如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/8/78220feb-ede1-47f9-938c-41fd428b534b.png?resizew=280)
②某温度下,向100kPa的恒压密闭容器中通入1molC3H6、1molNH3和1.5molO2,发生上述反应。平衡时测得C3H6转化率为90%,H2O(g)的物质的量为2.5mol,则平衡时C3H3N的分压为
(4)常温常压下,以N2和H2O为原料的电化学合成氨是极具应用前途的绿色合成氨方法。实验室模拟氨的电化学合成过程如图所示,阴极的电极反应式为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/8/ebdce0ec-af29-4066-8f58-4892822e0dfa.png?resizew=268)
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【推荐2】二氧化碳的排放越来越受到能源和环境领域的关注。其综合利用是目前研究的重要课题之一,试运用所学知识,解决以下问题:
(1)CO2加氢时主要发生以下两个反应:
反应 I CO2 (g)+4H2 (g)
CH4 (g)+2H2O(g) ΔH=-165.0 kJ•mol-1
反应II CO2 (g)+H2 (g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41. 18 kJ•mol-1
在密闭容器中按H23mol、CO21mol 通入,初始体积均为 VL,分别在0. 1MPa和1 MPa下进行反应。分析温度对平衡体系中 CO2、CO、CH4的影响,设这三种气体物质的量分数之和为 1,其中CO 和 CH4的物质的量分数与温度变化关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/8c619394-4454-47ac-b6dc-3f6f043c5254.png?resizew=296)
①表示0. 1 MPa 时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是___________ (填序号) 。
② N点低于M点的原因是___________ 。
③ 590 ℃时反应 I的平衡常数K=___________ (用含 V 的代数式表示)
(2)利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-,装置如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/974100cd-6980-4eaa-803d-a26712ff6a8c.png?resizew=363)
①在该装置中,右侧 Pt电极的电极反应式为___________ 。
②已知装置工作时,阴极除有 HCOO-生成外,还可能生成副产物 H2降低电解效率。
电解效率=
×100%
测得阴极区内的 c(HCOO- )=0.015mol/L,电解效率为 75%,则阴极和阳极生成的气体在标准状况下的体积总共___________ mL。(忽略电解前后溶液的体积变化)
(3)已知水煤气法制备 H2的反应为 CO(g)+ H2O(g)
CO2(g)+ H2(g),将等体积的 CO(g)和 H2O (g)充入恒容密闭容器中,反应速率v= v正-v逆= k正c(CO)∙c(H2O)-k逆c(CO2)∙c(H2),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数且只与温度有关,在 700℃和 800℃时,CO 的转化率随时间变化的曲线如图所示。M 点与N点对应的的
大小关系为:M_____ N(填“>” 、“<”或“=”)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/9b3cb794-3da2-4864-8479-5fe365ba7b9b.png?resizew=197)
(1)CO2加氢时主要发生以下两个反应:
反应 I CO2 (g)+4H2 (g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
反应II CO2 (g)+H2 (g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
在密闭容器中按H23mol、CO21mol 通入,初始体积均为 VL,分别在0. 1MPa和1 MPa下进行反应。分析温度对平衡体系中 CO2、CO、CH4的影响,设这三种气体物质的量分数之和为 1,其中CO 和 CH4的物质的量分数与温度变化关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/8c619394-4454-47ac-b6dc-3f6f043c5254.png?resizew=296)
①表示0. 1 MPa 时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是
② N点低于M点的原因是
③ 590 ℃时反应 I的平衡常数K=
(2)利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-,装置如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/974100cd-6980-4eaa-803d-a26712ff6a8c.png?resizew=363)
①在该装置中,右侧 Pt电极的电极反应式为
②已知装置工作时,阴极除有 HCOO-生成外,还可能生成副产物 H2降低电解效率。
电解效率=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a2dc0092b9feab6fd58977b7a3068ff9.png)
测得阴极区内的 c(HCOO- )=0.015mol/L,电解效率为 75%,则阴极和阳极生成的气体在标准状况下的体积总共
(3)已知水煤气法制备 H2的反应为 CO(g)+ H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/33f5bfde8db11fd0cf2bd522de32b501.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/31/9b3cb794-3da2-4864-8479-5fe365ba7b9b.png?resizew=197)
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【推荐3】乙烯可作化工原料和清洁能源,研究其制备和综合利用具有重要意义,请回答下列问题:
(1)乙烯的制备:工业上常利用反应C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) ΔH制备乙烯。
已知:Ⅰ.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-1556.8kJ·mol-1;
Ⅱ.H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.5kJ·mol-1;
Ⅲ.C2H6(g)+
O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-1559.9kJ·mol-1。
则ΔH=______ kJ·mol-1。
(2)乙烯可制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)
C2H5OH(g)。向2L某恒容密闭容器中充入a mol C2H4(g)和a mol H2O(g),测得C2H4(g)的平衡转化率与温度的关系如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/74b34c96-630c-4c77-994a-0a51b38a6cb7.png?resizew=364)
①该反应为______ 热反应(填“吸”或“放”),理由为____ 。
②A点时容器中气体的总物质的量为____ mol,计算A点对应温度下的平衡常数K=_____ (用含a的分数表示)。
③已知:C2H4(g)+H2O(g)
C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正=k正c(C2H4)·c(H2O),v逆=k逆c(C2H5OH),其中,k正、k逆为速率常数,只与温度有关。则在温度从250℃升高到340℃的过程中,下列推断合理的是____ (填选项字母)。
a.k正增大,k逆减小 b.k正减小,k逆增大c.k正增大的倍数大于k逆 d.k正增大的倍数小于k逆
④若保持其他条件不变,将容器改为恒压密闭容器,则300℃时,C2H4(g)的平衡转化率_____ 10%(填“>”、“<”或“=”)。
(3)乙烯可以被氧化为乙醛(CH3CHO),电解乙醛的酸性水溶液可以制备出乙醇和乙酸,则生成乙酸的电极为_____ 极(填“阴”或“阳”),对应的电极反应式为______ 。
(1)乙烯的制备:工业上常利用反应C2H6(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/27/2493371413086208/2493574824755200/STEM/576621754f5a4cc1b7fbfb7a36acfcc1.png?resizew=33)
已知:Ⅰ.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-1556.8kJ·mol-1;
Ⅱ.H2(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cfa1e7ffae662aefb49a44c52d4954d.png)
Ⅲ.C2H6(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2bbbd1a17ed8399ecd127987bee94a3b.png)
则ΔH=
(2)乙烯可制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/27/2493371413086208/2493574824755200/STEM/576621754f5a4cc1b7fbfb7a36acfcc1.png?resizew=33)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/74b34c96-630c-4c77-994a-0a51b38a6cb7.png?resizew=364)
①该反应为
②A点时容器中气体的总物质的量为
③已知:C2H4(g)+H2O(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/27/2493371413086208/2493574824755200/STEM/576621754f5a4cc1b7fbfb7a36acfcc1.png?resizew=33)
a.k正增大,k逆减小 b.k正减小,k逆增大c.k正增大的倍数大于k逆 d.k正增大的倍数小于k逆
④若保持其他条件不变,将容器改为恒压密闭容器,则300℃时,C2H4(g)的平衡转化率
(3)乙烯可以被氧化为乙醛(CH3CHO),电解乙醛的酸性水溶液可以制备出乙醇和乙酸,则生成乙酸的电极为
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【推荐1】在氮及其化合物的化工生产中,对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。
(1)t℃时,关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示:
请写出t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:______________________ ,t℃时该反应的平衡常数为__________ (用K1和K2表示)。
(2)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时,H2的物质的量浓度随时间的变化。图乙表示在其他条件不变的情况下,起始投料H2与N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/18/2d6bc2ee-9d9b-4d27-9977-83fd87aa28ca.png?resizew=479)
①图甲中0~t1min内,v(N2)=_____ mol·L-1·min-1;b点的v(H2)正_____ a点的v(H2)逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
②已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol,容器体积为1L,保持温度和压强不变,又充入3 mol N2后,平衡________ (填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。
(3)①科学家研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,写出负极电极反应式:________________________________________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/18/a5e1b3cb-6b6a-4b93-a3b0-1b5a6c0b6be7.png?resizew=208)
②理论上电池工作时,每消耗标准状况下2.24 L O2时,可产生的电量为________ (法拉第常数为96500C/ mol)。
(1)t℃时,关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示:
化学反应 | 正反应活化能 | 逆反应活化能 | t℃时平衡常数 |
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H>0 | akJ/mol | b kJ/mol | K1 |
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H<0 | c kJ/mol | d kJ/mol | K2 |
(2)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时,H2的物质的量浓度随时间的变化。图乙表示在其他条件不变的情况下,起始投料H2与N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。
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①图甲中0~t1min内,v(N2)=
②已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol,容器体积为1L,保持温度和压强不变,又充入3 mol N2后,平衡
(3)①科学家研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,写出负极电极反应式:
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②理论上电池工作时,每消耗标准状况下2.24 L O2时,可产生的电量为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】“绿水青山就是金山银山”,研究NO2、NO、CO等大气污染物处理对建设美丽中国具有重要意义。
(1)已知: ①NO2+CO
CO2+NO该反应的平衡常数为K1(下同),每1mol 下列物质分解为气态基态原子消耗能量(即分子的总键能)分别为:
②N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+ 179.5 kJ /mol K2
③2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol K3
试写出NO与CO反应生成无污染的N2和CO2的热化学方程式_______________________ 以及此热化学方程式的平衡常数K=________ (用K1、 K2、K3表示)
(2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为:2NO2+4CO
4CO2+N2,某温度下,在1L密闭容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,此时容器的压强为1个大气压,5秒时反应达到平衡时,容器的压强变为原来的29/30,则反应开始到平衡时CO的平均反应速率v(CO)=_____ 。
(1)已知: ①NO2+CO
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NO2 | CO | CO2 | NO |
812kJ | 1076kJ | 1490kJ | 632kJ |
②N2(g)+O2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/1/21/2123360520577024/2126533829844992/STEM/0e0c3cf00d084b6f91b1b0070afc2685.png?resizew=33)
③2NO(g) + O2(g)
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试写出NO与CO反应生成无污染的N2和CO2的热化学方程式
(2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为:2NO2+4CO
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【推荐3】在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=________ 。
(2)从表中看出,升高温度,K值________ ,则CO2的转化率________ ,化学反应速率________ 。(以上均填“增大”“减小”或“不变”)
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是( )
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)∙c(CO)=c(CO)∙c(H2O),试判断此时的温度为__ ℃。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=
(2)从表中看出,升高温度,K值
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)∙c(CO)=c(CO)∙c(H2O),试判断此时的温度为
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