CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。请回答下列问题:
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0。该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量如表。
CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应a(恒温恒容) | 1 | 3 | 0 | 0 |
反应b(绝热恒容) | 0 | 0 | 1 | 1 |
>
>
φ(b)。(填“>”、“<”或“=”)(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是
BD
BD
。(填字母)A.v正(CO2)=3v逆(H2)
B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.c(CH3OH)=c(H2O)
D.容器内压强不再改变
Ⅱ.我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。
已知:反应1:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH<0
反应2:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH>0
在密闭容器中通入3mol的H2和1mol的CO2,分别在1MPa和10MPa下进行反应。实验中对平衡体系组成的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析,其中温度对CO和CH4的影响如图1所示。

(3)1MPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是
b
b
和 c
c
。M点平衡组成含量高于N点的原因是 温度相同时,增大压强使反应1平衡正移,H2O的百分含量增大,使反应2逆移,CO百分含量降低
温度相同时,增大压强使反应1平衡正移,H2O的百分含量增大,使反应2逆移,CO百分含量降低
。(4)图中当CH4和CO平衡组成均为40%时,若容器的体积为1L,该温度下反应1的平衡常数K的值为
2.88
2.88
。Ⅲ.在T1时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
(5)当
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
F
F
(填“D”、“E”或“F”)点。(6)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
2
2
时,CH3OH的体积分数最大。【答案】>;BD;b;c;温度相同时,增大压强使反应1平衡正移,H2O的百分含量增大,使反应2逆移,CO百分含量降低;2.88;F;2
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:70引用:3难度:0.3
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