57工業(yè)生產(chǎn)中適宜條件的選擇

1、工業(yè)生產(chǎn)中適宜條件的選擇1(2018大連模擬)甲醇是一種重要的試劑，氫氣和二氧化碳在一定條件下可合成甲醇：3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)，在某密閉容器中充入3 mol氫氣和1 mol二氧化碳，測得混合氣體中甲醇的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖A所示：試回答下列問題：(1)該反應(yīng)是_(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式為_，為了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是_(任意寫出一條合理的建議)。(2)解釋OT0內(nèi)，甲醇的體積分數(shù)變化趨勢：_。(3)氫氣在Q點的轉(zhuǎn)化率_(填“大于”“小于”或“等于”，下同)氫氣在W點的轉(zhuǎn)化率；其他條件相同，甲醇在Q點的正反應(yīng)速率_甲醇

2、在M點的正反應(yīng)速率。(4)圖B表示氫氣轉(zhuǎn)化率(H2)與投料比的關(guān)系，請在圖B中畫出兩條變化曲線并標(biāo)出曲線對應(yīng)的條件，兩條曲線對應(yīng)的條件分別為：一條曲線對應(yīng)的壓強是1.01105 Pa；另一條曲線對應(yīng)的壓強是3.03105 Pa。(其他條件相同)2CO是合成尿素、甲酸的原料。(1)在100 kPa和T K下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)在T K時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，用符號H表示。已知石墨和一氧化碳的燃燒熱分別為393.5 kJmol1和283.0 kJmol1，則CO(g)的H_。(2)合成尿素的反應(yīng)：2NH3(g)CO(g) CO(NH2)2(g)H2(g)H81.0 kJmo

3、l1；T 時，在體積為2 L 的恒容密閉容器中，將2 mol的NH3和1 mol CO混合反應(yīng)，5 min時，NH3的轉(zhuǎn)化率為80%。則05 min平均反應(yīng)速率為v(CO)_。已知：溫度/K398498平衡常數(shù)(K)126.5K1則：K1_(填“”或“”)126.5；其判斷理由是_。若保持恒溫恒容條件，將物質(zhì)的量之和為3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比進行反應(yīng)，結(jié)果如圖所示：若圖中c表示平衡體系中尿素的體積分數(shù)，則a表示_的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)_時，尿素含量最大；此時，對于該反應(yīng)既能增大反應(yīng)速率又能使平衡正向移動的措施是_(寫一種)。3(2018山西省重點中學(xué)高三理綜)碳及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密

4、切相關(guān)。請回答下列問題：(1)在化工生產(chǎn)過程中，少量CO的存在會引起催化劑中毒。為了防止催化劑中毒，常用SO2將CO氧化，SO2被還原為S。已知：C(s)O2(g)=CO(g)H1126.4 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.8 kJmol1則SO2氧化CO的熱化學(xué)方程式為_。(2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖1所示，該反應(yīng)的H_(填“”或“”)0。圖2表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率與起始投料比、溫度的變化關(guān)系，測得B(x1,60)點

5、氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，則x1_。一定條件下，將2 mol CO和2 mol H2置于容積為2 L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡時CO與H2體積之比為21，則平衡常數(shù)K_。4德國化學(xué)家哈伯從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨，反應(yīng)原理為N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1。(1)在恒溫恒容條件下，向反應(yīng)平衡體系中充入氮氣，達到新平衡時，c(H2)將_(填“增大”“減小”“不變”或“無法判斷”，下同)，c(N2)c3(H2)將_。(2)工業(yè)上可用CH4與水蒸氣制氫氣：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)。在200 時2 L的密閉容器中，將1

6、mol CH4和1 mol H2O(g)混合，達到平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率為80%。則200 時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_(保留一位小數(shù))。(3)如圖為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為13時，平衡混合物中氨的體積分數(shù)。若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從反應(yīng)開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學(xué)反應(yīng)速率，則vA(NH3)_(填“”“”或“”)vB(NH3)。5(1)(2018長春一模)氨催化氧化時會發(fā)生兩個競爭反應(yīng)：反應(yīng)：4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g) H905.0 kJmol1反應(yīng)：4NH3(g)3O2(g) 2N2(g)6H2O(g

7、) H1 266.6 kJmol1為分析某催化劑對該反應(yīng)的選擇性，在1 L密閉容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，測得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如下圖：該催化劑在低溫時選擇反應(yīng)_(填“”或“”)。520 時，4NH33O2 2N26H2O平衡常數(shù)K_(不要求得出計算結(jié)果，只需列出數(shù)字計算式)。C點比B點所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少的主要原因是_。(2)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究性小組在實驗室以AgZSM5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為

8、_，在n(NO)/n(CO)1的條件下，為更好地除去NOx物質(zhì)，應(yīng)控制在最佳溫度在_K左右。工業(yè)生產(chǎn)中適宜條件的選擇 答案精析1(1)放熱K增加CO2的充入量(合理即可)(2)溫度低于T0時，反應(yīng)未達到平衡，反應(yīng)正向進行，使甲醇的體積分數(shù)逐漸增大(3)小于小于(4)如圖所示解析(1)W點表示在T0時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，達到平衡之后，升高溫度，甲醇的體積分數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式K，為了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是：增加CO2的充入量。(3)Q點時反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行，甲醇的體積分數(shù)增大，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，所以Q點氫氣的轉(zhuǎn)化率小

9、于W點的。Q點和M點對應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度相同，M點對應(yīng)的溫度較高，反應(yīng)速率較大。(4)其他條件不變，隨著氫氣與二氧化碳體積比增大，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強，氫氣轉(zhuǎn)化率增大。2(1)110.5 kJmol1(2)0.08 molL1min1合成尿素的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，K減小CO2按物質(zhì)的量之比為21加入NH3和CO3(1)SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g)H237.4 kJmol1(2)34.5解析(1)由蓋斯定律可知，22即可得所求熱化學(xué)方程式。(2)由于溫度越高CO的平衡轉(zhuǎn)化率越低，則可推出溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向

10、移動，則正反應(yīng)放熱，即H0。令CO起始物質(zhì)的量為1 mol，H2的起始物質(zhì)的量為x1 mol，當(dāng)CO變化0.6 mol時 ，H2變化1.2 mol，則有100%40%，解得x13。列出三段式，先根據(jù)兩種氣體體積比為21，可列式求出平衡濃度c(CH3OH) molL1，c(CO) molL1，c(H2) molL1，然后列式計算K4.5。4(1)減小增大(2)69.1(3)解析(1)恒溫恒容條件下，向反應(yīng)平衡體系中充入氮氣，平衡將向正反應(yīng)方向移動，故達到新平衡時，c(H2)減小。溫度不變，平衡常數(shù)K不變，達到新平衡后，c(NH3)增大，K不變，故c(N2)c3(H2)也會增大。(2)根據(jù)三段式法進行計算：CH4(g) H2O(g) CO(g) 3H2(g)起始/molL1 0.5 0.5 0 0轉(zhuǎn)化/molL1 0