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甲醇是一种重要的有机原料,在催化剂的作用下,CO和H2反应可生成甲醇(CH3OH)和副产物CH4,反应如下:
反应①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.0kJ/mol
反应②CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2
反应③CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ΔH3=+125.0kJ/mol
反应④CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH4=-25.0kJ/mol K1、K2、K3、K4分别表示反应①、②、③、④的平衡常数.
回答下列问题:
(1)反应②的ΔH2=
−150.0
−150.0
kJ/mol,K2与K3和K4的关系为K2=
K
4
K
3
K
4
K
3

(2)图1中能正确表示反应①的平衡常数(lgK1)随温度变化的曲线为
A
A
(填曲线字母),其判断理由为
该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,lgK减小
该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,lgK减小


(3)为探究不同催化剂对CO和H2生成CH3OH的选择性效果,某实验室控制CO和H2的初始投料比为1:3进行实验,得到如下表1数据:
T/K 时间/min 催化剂种类 甲醇的含量(%)
450 10 CuO-ZnO 78
450 10 CuO-ZnO-ZrO2 88
450 10 ZnO-ZrO2 46
①由表1可知,反应Ⅰ的最佳催化剂为
CuO-ZnO-ZrO2
CuO-ZnO-ZrO2

②图2中,T1℃时CO转化率最大的原因是
ab过程是在建立平衡的过程中,一氧化碳的转化率逐渐增大,c点达到平衡,一氧化碳的转化率最大,过了c点,升高温度,平衡逆向移动,一氧化碳的转化率降低
ab过程是在建立平衡的过程中,一氧化碳的转化率逐渐增大,c点达到平衡,一氧化碳的转化率最大,过了c点,升高温度,平衡逆向移动,一氧化碳的转化率降低

③有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有
BD
BD

A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2
B.适当降低反应温度
C.增大CO和H2的初始投料比
D.恒容下,再充入amolCO和3amolH2
(4)已知1000℃,反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) K4=1.0,该温度下,在某时刻体系中CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为3mol⋅L-1、1mol⋅L-1、4mol⋅L-1、2mol⋅L-1,则此时上述反应的v(CO)
v(CO)(填“>”、“<”或“=”),达到平衡时c(CO)=
3.5
3.5
mol⋅L-1

【答案】−150.0;
K
4
K
3
;A;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K减小,lgK减小;CuO-ZnO-ZrO2;ab过程是在建立平衡的过程中,一氧化碳的转化率逐渐增大,c点达到平衡,一氧化碳的转化率最大,过了c点,升高温度,平衡逆向移动,一氧化碳的转化率降低;BD;<;3.5
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:1引用:1难度:0.5
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    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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