*醇是一种新型燃料,*醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成*醇,该反应的热化...
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*醇是一种新型燃料,*醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成*醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116 kJ·mol-1
(1)已知: △H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态*醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式:________________
(2)在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成*醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。请回答:
①在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是________________
②利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数 K=_________。
(3)在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度 (mol•L-1)变化如下表所示:
0min | 5min | 10min | |
CO | 0.1 | 0.05 | |
H2 | 0.2 | 0.2 | |
CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是_________________________。
【回答】
CH3OH(g)+ 3/2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-651 kJ·mol-1 270℃ 4 增加了1molH2(或增大了H2的浓度也可)
【解析】(1)根据反应①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1=−116kJ⋅mol−1,
②CO(g)+ O2(g)═CO2(g) △H2=−283kJ⋅mol−1,
③H2(g)+ O2(g)═H2O(g) △H3=−242kJ⋅mol−1,
根据盖斯定律:①−②−③×2得:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=−651kJ⋅mol−1,
故*为:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=−651kJ⋅mol−1;
(2)①根据反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1=−116kJ⋅mol−1,是放热反应,温度越高,转化率越低,所以曲线Z对应的温度是270℃;
故*为:270℃;
②a点H2和CO的起始组成比1.5,CO转化率50%,体积为1L,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始(mol)1 1.5 0
变化(mol)0.5 1 0.5
平衡(mol)0.5 0.5 0.5
该反应的平衡常数K= ,
故*为:4;
(3)根据表格分析可得:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
0min时(mol) 0.1 0.2 0
变化 (mol) 0.04 0.08 0.04
5min时(mol) 0.06 0.12 0.04
变化 (mol) 0.01 0.08 0.01
10min时(mol) 0.05 0.2 0.05
5min~10min这段时间内,CO减少了0.01mol,CH3OH增加了0.01mol,反应正向进行。按计量系数之比,H2这段时间内减少了0.02mol,而事实上10min末,H2增加了0.08mol,所以5min末改变的条件为:增加了1molH2。
故*为:增加了1molH2或增大了H2的浓度。
知识点:化学平衡单元测试
题型:综合题