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必考题二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料.以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:请填空:(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H>0.在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”).将1.0molCH4和2.0molH2O通入反应室1(假设容积为100L),10min末有0.1molCO生成,则10min内反应的平均速率V(H2)= .(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为 .(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:①P1 P2(填“<”、“>”或“=“).②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加amolCO与2amolH2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”.下同.),平衡常数 .③在P1压强下,100℃时,CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为 (用含a、V的代数式表示).试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
必考题二甲醚(CH
3
OCH
3
)和甲醇(CH
3
OH)被称为21世纪的新型燃料.以CH
4
和H
2
O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:请填空:
(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH
4
(g)+H
2
O(g)
CO(g)+3H
2
(g)△H>0.在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
(填“增大”、“减小”或“不变”).将1.0molCH
4
和2.0molH
2
O通入反应室1(假设容积为100L),10min末有0.1molCO生成,则10min内反应的平均速率V(H
2
)=
.
(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为
.
(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH
2
在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H
2
(g)
CH
3
OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:
①P
1
P
2
(填“<”、“>”或“=“).
②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加amolCO与2amolH
2
,达到新平衡时,CO的转化率
(填“增大”、“减小”或“不变”.下同.),平衡常数
.
③在P
1
压强下,100℃时,CH
3
OH(g)
CO(g)+2H
2
(g)反应的平衡常数为
(用含a、V的代数式表示).
试题解答
见解析
(1)温度对正逆反应速率的影响一致,升高反应速率增大,降低温度反应速率减小;
根据v=
计算出v(CO),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H
2
).
(2)CO与H
2
在一定条件下,生成二甲醚和气态水,根据守恒配平写出反应方程式.
(3)①采取控制变量法分析,由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为P
2
的CO转化率高,反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向体积减小的方向移动.
②恒温恒容下,增加amolCO与2amolH
2
,CO与H
2
的比例与原平衡相同,等效为增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动;
平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变.
③利用三段式求出CO与H
2
在催化剂作用下反应生成甲醇的平衡时反应混合物各组分的浓度,代入平衡常数k=
,CH
3
OH(g)
CO(g)+2H
2
(g)反应的平衡常数为上述平衡常数的倒数.
(1)温度对正逆反应速率的影响一致,降低温度反应速率减小;
v(CO)=
=0.0001mol?L
-1
?min
-1
,
速率之比等于化学计量数之比,所以v(H
2
)=3v(CO)=3×0.0001mol?L
-1
?min
-1
=0.0003mol?L
-1
?min
-1
.
故答案为:减小;0.0003mol?L
-1
?min
-1
(2)CO与H
2
在一定条件下,生成二甲醚和气态水,反应方程式为2CO+4H
2
CH
3
OCH
3
+H
2
O.
故答案为:2CO+4H
2
CH
3
OCH
3
+H
2
O
(3))①由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为P
2
的CO转化率高,平衡向正反应方向移动,反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即P
1
<P
2
;
故答案为:<
②恒温恒容下,增加amolCO与2amolH
2
,CO与H
2
的比例与原平衡相同,等效为增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,CO的转化率增大;
平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变.
故答案为:增大;不变
③利用三段式求出CO与H
2
在催化剂作用下反应生成甲醇的平衡时反应混合物各组分的浓度,由图可知100℃时,达到平衡时,CO的转化率为0.5,则
CO(g)+2H
2
(g)
CH
3
OH(g),
开始(mol/L):
2
0
变化(mol/L):0.5
0.5
平衡(mol/L):0.5
0.5
代入平衡常数k=
=
=
,
所以100℃时,CH
3
OH(g)
CO(g)+2H
2
(g)反应的平衡常数为
=
.
故答案为:
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反应速率的定量表示方法
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