化学反应进行的方向练习题及答案-湖北高中化学-组卷网

23-24高二上·湖北武汉·期中

解答题-原理综合题 | 较难(0.4) |

化学平衡的有关计算化学平衡图像分析转化率的相关计算及判断化学反应进行方向的判据

1 . 二氧化碳加氢制甲烷和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。回答下列问题：
I．CO₂加氢选择合成甲烷的主要反应如下：
①CO₂(g)+4H₂

CH₄(g)+2H₂O(g) △H₁(298K)
②CO₂(g)+H₂(g)

CO(g)+H₂O(g) △H₂(298K)
③2CO(g)+2H₂(g)

CO₂(g)+CH₄(g) △H₃(298K)
在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，如表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓。

物质	H₂(g)	O₂(g)	CO(g)	CO₂(g)	H₂O(g)	CH₄(g)
标准摩尔生成焓(kJ·mol^-1)	0	0	-110.5	-393.5	-241.8	-74.81

(1)有利于反应①自发进行的条件是_______(填“高温”或“低温”)；根据表中数据计算反应②的焓变△H₂(298K)=_______kJ·mol^-1。
(2)在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO₂和4molH₂发生上述反应，反应20min容器内反应达到平衡时，容器中CH₄为amol，CO为bmol，以H₂表示的0~20min内平均反应速率v(H₂)=_______mol·L^-1·min^-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，此时H₂O(g)的浓度为_______mol·L^-1，反应II的平衡常数为_______(列出计算式)。
II．甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸气重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。
(3)甲烷三重整制氢的逆反应CO(g)+3H₂

CH₄(g)+H₂O(g)。合成总反应在起始物

=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中CH₄的物质的量分数为x(CH₄)，在t=250℃下的x(CH₄)-p、在p=5×10⁵Pa下的x(CH₄)-t如图所示。

①当CO的平衡转化率为

时，反应条件可能是_______。
②甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750℃~920℃，将反应压力设置为2~3MPa并向转化炉内通入空气或氧气，通入空气或氧气的目的是_______。

2023-11-26更新 | 141次组卷 | 1卷引用：湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高二上学期期中联考化学试题

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22-23高三上·湖北黄冈·期中

解答题-原理综合题 | 困难(0.15) |

温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算与转化率变化有关图像的分析化学反应自发过程

解题方法

热化学与化学平衡

2 . 二氧化碳甲烷化助力我国2060年前实现“碳中和”，其中涉及的主要反应如下：
反应Ⅰ：CO₂(g)＋4H₂(g)

CH₄(g)＋2H₂O(g) △H=-164.7kJ·mol⁻¹
反应Ⅱ：CO₂(g)＋H₂(g)

CO(g)＋H₂O(g) △H=＋41.2kJ·mol⁻¹
回答下列问题：
(1)由热化学方程式可知，反应Ⅰ属于反应_______(填写序号)

A．高温自发

B．低温自发

C．恒自发

D．恒不自发

(2)动力学研究：在多个1L恒容密闭装置中，分别充入1molCO₂和

发生上述反应Ⅰ，在不同温度下反应到10分钟时，测得H₂转化率与温度关系如图1所示。已知该反应的速率方程为

，

，其中

、

为速率常数，只受温度影响。

①图1中，至a点的H₂平均反应速率为_______

。
②图1中，v(a)逆_______v(c)逆(填“>”、“=”或“＜”)。
③图1中c点的

对应的是图2中的_______点。
④图1中a点的v正，v逆与a点的K(平衡常数)、Q(浓度商)的关系是

______。
(3)热动力学研究：向10L的恒压密闭装置中充入5mol CO₂和20mol H₂，在不同温度下同时发生上述反应Ⅰ和反应Ⅱ，得到平衡时各含碳物质的物质的量n(X)与温度T的关系如下图所示。

①当反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到化学平衡状态时，维持温度不变，压缩装置体积，则反应Ⅱ的平衡移动方向是_______(填序号)。
A.正向移动 B.逆向移动 C.不移动 D.无法确定
②曲线Z表示的是_______ (填写含碳元素物质的化学式)的物质的量与温度的关系，简述其在温度段500K～800K物质的量增大的原因_______。
③800K时，反应Ⅱ的平衡常数为_______(计算结果保留两位有效数字)。