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(12分)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:

C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol,ΔS=+133.7 J/(K·mol)。

①该反应能否自发进行与________________有关。

②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母,下同)。

a.容器中的压强不变

b.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键

c.v(CO)=v(H2O)

d.c(CO)=c(H2)

(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

/℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

H2O

CO

H2

CO

1

650

2

4

1.6

2.4

5

2

900

1

2

0.4

1.6

3

3

900

a

b

c

d

t

①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为__________。

②该反应的逆反应为________(填“吸”或“放”)热反应。

③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是____________________(用含a、b的数学式表示)。

(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ/mol)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是   

a.升高温度                      b.充入He(g),使体系压强增大

c.将H2O(g)从体系中分离出来      d.再充入1 mol CO2和3 mol H2

 

【答案】

(1)①温度 ②bc  

(2)①0.16 mol/(L·min) ②吸 ③b=2a,a>1(或使用合适的催化剂) 

(3)cd

【解析】(1)①利用判据:△H-T△S<0,得:与温度有关

         ②容积可变的密闭容器,则无论是否达平衡,压强不变,故a错误

1 mol H—H键断裂,表示v(H2),断裂2 mol H—O键,表示v(H2O),且两者相等,故b正确,c正确,有方程式的化学计量系数,知:无论是否达平衡,c(CO)=c(H2),故d错误;

(2)①      CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)

C0      2      1             0      0

△C     0.8    0.8           0.8     0.8

C(平衡)1.2     0.2           0.8      0.8

实验1中以v(CO2)= △C(CO2)/ △t=0.8 mol.L-1/5 min=0.16 mol/(L·min)

并计算,得:K(650℃) =(0.8×0.8)/(1.2×0.2)=2.67

②          CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)

C0      1      0.5             0      0

△C     0.2    0.2           0.2     0.2

C(平衡)0.8     0.3           0.2      0.2

同理:计算,得K(900℃) =0.17

说明:升温,K值减小,平衡左移,则逆向为吸热的

③等温、等容下的等效平衡(且压强不影响该平衡移动),即:a:b=1:2,t<3 min,,即增大反应速率,所以:a>1(或使用合适的催化剂)

(3)能使 c(CH3OH)增大,即平衡右移。

由图像,知:正向为放热的,而升温,平衡左移,故a错误,

充入He(g),与该反应无关,故b错误,

将H2O(g)从体系中分离出来,平衡右移,故c正确,

再充入1 mol CO2和3 mol H2,增大反应物浓度,平衡右移,故d正确,

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工
产品
产品
产品的工业过程.
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ?mol-1
①写出该反应平衡常数表达式K=
[CO]?[H2]
[H2O]
[CO]?[H2]
[H2O]

②在一个绝热、且容积不变的密闭容器中,发生上述反应,下列能说明该反应已经达到平衡状态的有
bcd
bcd

a.c(CO)=c(H2)                   c.容器内反应温度不再改变
b.容器内压强保持不变            d.容器内的密度保持不变
③在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO和1mol H2,反应达到平衡后,下列措施能使正反应速率加快,且c(CO)增大的是
a
a

a.升高温度                      b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来      d.将H2(g)从体系中分离出来
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,发生反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=QkJ?mol-1,并得到如下两组数据:
          实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所
需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
①实验1中以v(CO2) 表示从反应开始至平衡的平均反应速率为
0.16
0.16
mol?(L?min)-1
②结合实验1和2的相关数据分析,Q
0(填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化学 来源: 题型:

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料的过程.
(1)水煤气生产原理为:C(s)+H2O(g)
高温
CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ/mol
①该反应自发可能性
(填有或无);
②一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
ABC
ABC
(填字母);
A.容器内压强不变         B.容器内气体密度不变
C.v(CO)=v(H2O)      D.c(CO)=c(H2
③下列措施能使C(s)+H2O(g)
高温
CO(g)+H2(g)正反应速率增大的是_
CD
CD

A、增加C(s)的量    B、降温   C、升温    D、充入HI
(2)将不同量CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)
高温
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验
组别
温度℃ 起始量/mol 平衡/mol 达平衡所
需时间/min
H2O CO H2 CO2 H2 CO2
1 650 2 4 0 a 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0 b 0.4 1.6 3
①实验1中以v(CO)表示反应速率为
0.16mol∕(L?min)
0.16mol∕(L?min)

②900℃时,CO2(g)+H2(g)
高温
 CO(g)+H2O(g)化学平衡常数为
1.5
1.5

(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率,为了分别验证温度,催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,至少应该设计
3
3
组实验.
组别 温度 催化剂
1
2

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?湖南模拟)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程.
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气,反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol
①该反应能否自发进行与
温度
温度
有关;
②在一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应已达化学平衡状态的是
ABD
ABD

A.容器中的压强不变    B.容器中气体的密度不变
C.c(CO)=c(H2)    D.1 molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键
③在恒容密闭容器中加入1mol C(s)和1mol H2O(g),一定温度下充分反应达到平衡,吸收热量akJ,则a=
131.3(填“>”、“<”或“=”);若开始时加入的是2mol C(s)和1mol H2O(g),充分反应达到平衡,吸收热量为b kJ,则b
=
=
a(填“>”、“<”或“=”).
(2)将一定的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO2
1 650 4 2 1.6 1.6 5
2 830 1 4 0.8 0.8 3
3 830 a b c d t
①实验1中的v(H2)表示的反应速率为
0.16mol/(L?min)
0.16mol/(L?min)

②830℃时,向容器中充入2mol CO和10mol H2O(g),反应达到平衡后,CO的转化率为
83.33%
83.33%

③若实验3要达到与实验2相似的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是
b=4a,a>1(或使用催化剂)
b=4a,a>1(或使用催化剂)
(用含a、b的数学式表示)

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程.
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ?mol-1
一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
bc
bc
  (填字母序号).
a.容器中的压强不变        b.1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键
c.v(CO)=v(H2O)    d.c(CO)=c(H2
(2)830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H<0
试回答下列问题:
①若起始时c(CO)=2mol?L-1,c(H2O)=3mol?L-1,达到平衡时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K=
1
1

②在相同温度下,若起始时c(CO)=1mol?L-1,c(H2O)=2mol?L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol?L-1,则此时该反应v(正)
大于
大于
v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)
③若降低温度,该反应的K值将
增大
增大
(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化.在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,下列措施中能使c(CH3OH)增大的是
cd
cd

a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来
d.再充入1mol CO2和3mol H2

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2009?徐州二模)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程.
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:
C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ?mol-1,△S=+133.7J?(K?mol)-1
①该反应能否自发进行与
温度
温度
 有关;
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
b、c
b、c
  (填字母,下同).
a.容器中的压强不变    b.1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键
c.v(CO)=v(H2O)    d.c(CO)=c(H2
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以v(CO2) 表示的反应速率为
0.16mol?(L?min)-1
0.16mol?(L?min)-1

②该反应的逆反应为
(填“吸”或“放”)热反应
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是
b=2a,a>1
b=2a,a>1
 (用含a、b的数学式表示).
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇.一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化.在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,下列措施中能使c (CH3OH)增大的是
c、d
c、d

a.升高温度      b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来     d.再充入1mol CO2和3mol H2

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