解析 A项,温度越高,转化率越大,即升高温度,平衡右移,ΔH>0,正确;B项,增大压强,平衡左移,CH4的转化率减小,所以p4>p3>p2>p1,错误;C项,设1100℃时CH4转化的物质的量浓度为xmol·L-1,则
×100%=80%,x=0.08,K=
=1.6384,错误;D项,Y点未达平衡,若要达到平衡,CH4的转化率应增大,所以v(正)>v(逆),错误。
答案 A
二、Ⅱ卷填空规范练
11.甲醇是重要的有机化工原料,目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨,在能源紧张的今天,甲醇的需求也在增大。
甲醇的合成方法是:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol-1
另外:
(ⅱ)2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
(ⅲ)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572.0kJ·mol-1
若混合气体中有二氧化碳存在时,还发生下列反应:
(ⅳ)CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.1kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)甲醇的燃烧热为________________kJ·mol-1。
(2)在碱性条件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制备少量的甲醇,该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
(3)若反应在密闭恒容绝热容器中进行,反应(ⅳ)对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是______________________________________________________。
a.增大b.减小
c.无影响d.无法判断
(4)在恒温恒容的密闭容器中发生反应(ⅰ),各物质的浓度如下表:
浓度/mol·L-1
时间/min
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
0
0.8
1.6
0
2
0.6
x
0.2
4
0.3
0.6
0.5
6
0.3
0.6
0.5
①x=____________________。
②前2min内H2的平均反应速率为v(H2)=____________________。
该温度下,反应(ⅰ)的平衡常数K=____________________。
③反应进行到第2min时,改变了反应条件,改变的这个条件可能是________(填序号)。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
(5)下图是温度、压强与反应(ⅰ)中CO转化率的关系:
①由图像可知,较低温度时,CO转化率对________(选填“温度”或“压强”)敏感。
②由图像可知,温度越低,压强越大,CO转化率越高,但实际生产往往采用300~400℃和10MPa的条件,其原因是__________________________。
解析
(1)利用盖斯定律,热化学方程式(ⅲ)-(ⅰ)+
(ⅱ),得新的热化学方程式为CH3OH(g)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.9kJ·mol-1。
(2)根据提示知CH3Cl中的Cl原子被羟基取代生成CH3OH。
(3)反应(ⅳ)消耗反应(ⅰ)的另外一种反应物氢气,而且生成反应(ⅰ)的反应物CO,使反应(ⅰ)的CO转化率降低;但反应(ⅳ)为吸热反应,使体系温度降低,反应(ⅰ)正向移动,使反应(ⅰ)中CO的转化率提高,两个原因孰轻孰重不得而知,故无法判断反应(ⅳ)对反应(ⅰ)中CO转化率的影响。
②v(H2)=2v(CH3OH)=2×0.2mol·L-1/2min=0.2mol·L-1·min-1。
平衡常数K=0.5/(0.62×0.3)L2·mol-2=4.6L2·mol-2。
③2min到4min的反应速率大于0到2min,而降低温度,反应速率降低,b项错误;由表格中的数据可知c项错误;故a项使用催化剂是正确的。
(5)①由图像可知,不管压强多大,只要温度较低,则转化率均较高,故转化率对温度较敏感。
②温度较低,反应速率慢,不利于甲醇的生成;压强太大对设备要求高,成本高。
答案
(1)764.9
(2)CH3Cl+NaOH―→CH3OH+NaCl或CH3Cl+H2O
CH3OH+HCl] (3)d (4)①1.2 ②0.2mol·L-1·min-1 4.6L2·mol-2 ③a (5)①温度 ②温度较低,反应速率慢;压强太大,成本高
12.工业生产硝酸铵的流程如下图所示:
请回答下列问题:
(1)已知:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
ΔH=-92.4kJ·mol-1。
①在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2,充分反应后,放出的热量________(填“大于”、“小于”或“等于”)92.4kJ。
②为提高H2的转化率,实际生产中宜采取的措施有________(填字母)。
A.降低温度
B.最适合催化剂活性的适当高温
C.适当增大压强
D.减小压强
E.循环利用和不断补充氮气
F.及时移出氨
(2)该流程中铂—铑合金网上的氧化还原反应为4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)。
①已知铂—铑合金网未预热也会发热,则随着温度升高,该反应的化学平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”),理由是_____________
_______________________________________________________________。
②若其他条件不变,则下列图像正确的是________(填字母)。
③在1L容积固定的密闭容器中发生该反应,部分物质的物质的量浓度随时间变化如下表所示:
物质的量
浓度
时间
c(NH3)/mol·L-1
c(O2)/mol·L-1
c(NO)/mol·L-1
起始
0.8000
1.6000
0
第4min时
0.3000
0.9750
0.5000
第6min时
0.3000
0.9750
0.5000
第8min时
0.7000
1.4750
0.1000
反应在6~8min时改变了条件,改变的条件可能是________________;在从起始到第4min末用NH3表示的该反应的平均速率是________mol·L-1·min-1。
解析
(1)①合成氨反应属于可逆反应,不可能进行到底,该条件下反应放出的热量小于92.4kJ。
②降低温度平衡正向移动,但反应速率降低,不适宜实际生产;升高温度、减小压强平衡逆向移动;适当增大压强既加快反应速率又使平衡正向移动;循环利用和不断补充氮气既加快反应速率又使平衡正向移动;及时移出氨减小了生成物浓度,使得平衡正向移动。
(2)②因为该反应的正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,H2O的含量减少,D错误;压强增大,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短,同时压强增大平衡逆向移动,NO的产率减小,NH3的转化率减小,A、C正确;催化剂对平衡没有影响,但能加快反应速率,使达到平衡所需时间缩短,B正确。
③比较第6min和第8min时数据:
c(NO)减小,c(NH3)和c(O2)增大,且三者物质的量浓度的变化量之比等于其化学计量数之比,说明平衡逆向移动,原因可能是升高温度;v(NH3)=(0.8000-0.3000)mol·L-1÷4min=0.1250mol·L-1·min-1。
答案
(1)①小于 ②CEF
(2)①减小 氨的催化氧化反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K会减小 ②ABC ③升高温度 0.1250