發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),構(gòu)建低碳社會(huì).科學(xué)家們提出利用以工業(yè)廢氣中的CO2為原料,以CuO與ZnO混合物為催化劑,其反應(yīng)為:CO2+3H2?CH3OH+H2O.
(1)某溫度下,在體積為lL的密閉容器中充入lmolCO2和4molH2,測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如(Ⅰ)圖所示.從反應(yīng)開始到平衡,甲醇的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=______;氫氣的轉(zhuǎn)化率為______.
(2)常溫常壓下已知下列反應(yīng)的能量變化如(Ⅱ)圖所示:

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:______,該反應(yīng)的△S______0(填“>”或“<”或“=”);反應(yīng)達(dá)到平衡后,要使該平衡向右移動(dòng),其它條件不變時(shí),可以采取的措施有______(填序號(hào)).
A.縮小反應(yīng)器體積B.升高溫度C.恒容條件下通入CO2D.使用合適的催化劑
(3)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),隨著甲醇的生成,還伴隨有少量CO等副產(chǎn)物出現(xiàn),且CO2的轉(zhuǎn)化率、甲醇和CO的含量還受氣體混合物在反應(yīng)鍋爐內(nèi)的流動(dòng)速率、催化劑CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響.通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別得到如圖Ⅲ、Ⅳ.
①由圖(Ⅲ)得,生產(chǎn)甲醇的氣體最佳流動(dòng)速率為______L?h-1;
②已知當(dāng)催化劑中沒(méi)有CuO,只有單組份ZnO時(shí),反應(yīng)速率最大.說(shuō)明為什么不選擇單組份ZnO的原______,根據(jù)圖(Ⅳ)判斷,催化劑CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為______%.
(1)10min到達(dá)平衡,平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L,從反應(yīng)開始到平衡,甲醇的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=
0.75mol/L
10min
0.075mol/L?min;依據(jù)化學(xué)方程式CO2+3H2?CH3OH+H2O,計(jì)算得到反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量=0.75mol/L×1L×3=2.25mol,氫氣轉(zhuǎn)化率=
2.25mol
4mol
×100%=56.25%;
故答案為:0.075mol/(L.min),56.25%;
(2)圖2中熱化學(xué)方程式①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)△H=-41KJ/mol;
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-(510-419)KJ/mol=-91KJ/mol;
依據(jù)蓋斯定律②-①得到二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;反應(yīng)前后氣體體積減小,△S<0,要使該平衡向右移動(dòng),其它條件不變時(shí),可以采取的措施依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析:
A.縮小反應(yīng)器體積,增大壓強(qiáng),平衡正向進(jìn)行,故A符合;
B.反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向進(jìn)行,故B不符合;
C.恒容條件下通入CO2,增大反應(yīng)物濃度平衡正向進(jìn)行,故C符合;
D.使用合適的催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡,故D不符合;
故AC正確;
故答案為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol,<,AC;
(3)圖象分析生產(chǎn)甲醇的氣體最佳流動(dòng)速率,二氧化碳轉(zhuǎn)化率最大,甲醇產(chǎn)量最大,分析圖象數(shù)據(jù)可知最佳流動(dòng)速率在3600以上都可以;使用單組份ZnO時(shí)反應(yīng)速率雖然最快,但是由圖可知,CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH產(chǎn)率均過(guò)低;圖象分析,二氧化碳轉(zhuǎn)化率最大,甲醇產(chǎn)量最大時(shí)催化劑CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好是50%;
故答案:3600以上都可以,使用單組份ZnO時(shí)反應(yīng)速率雖然最快,但是由圖可知,CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH產(chǎn)率均過(guò)低,實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有意義,故不采用,50%;
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在一定溫度下的定容容器中,當(dāng)下列物理量不再改變時(shí),表明反應(yīng):A (s)+2B (g)   C(g)+ D(g)已達(dá)到平衡的是               (             )
A.混合氣體的壓強(qiáng)B.混合氣體的密度
C.B的物質(zhì)的量濃度D.氣體的總物質(zhì)的量

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

在一定條件下,將N2和H2的混合氣體100ml通入密閉容器中,達(dá)平衡時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)比反應(yīng)前減少1/5,又測(cè)得此時(shí)混合氣體的平均分子量為9.試求
(1)原混合氣體中N2和H2各多少毫升?
(2)H2的轉(zhuǎn)化率為多少?

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

設(shè)在某溫度時(shí),在容積為1L的密閉容器內(nèi),把氮?dú)夂蜌錃鈨煞N氣體混合,反應(yīng)后生成氨氣.實(shí)驗(yàn)測(cè)得,當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得氮?dú)夂蜌錃獾臐舛雀鳛?mol/L,該溫度下的平衡常數(shù)為0.5625則
(1)平衡時(shí)氨氣的濃度為______
(2)求起始加入氮?dú)獾臐舛?br>(3)反應(yīng)前混合氣體的平均分子量.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

.聯(lián)氨(N2H4)及其衍生物是一類重要的火箭燃料.N2H4與N2O4反應(yīng)能放出大量的熱.
(1)已知:2NO2(g)?N2O4(g),N2O4為無(wú)色氣體.
①在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的△H______0(填寫“>”、“<”、“=”)
②一定溫度下,在密閉容器中反應(yīng)2NO2(g)?N2O4(g)達(dá)到平衡,達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志______.
A單位時(shí)間內(nèi)生成nmolN2O4的同時(shí)生成2nmolNO2
B用NO2、N2O4的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為2:1的狀態(tài)
C混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
D混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
E混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
③其他條件不變時(shí),下列措施能提高NO2轉(zhuǎn)化率的是______(填字母)
A減小NO2的濃度B降低溫度C增大壓強(qiáng)D升高溫度
④17℃、1.01×105Pa,往10L密閉容器中充入NO2,達(dá)到平衡時(shí),c(NO2)=0.2mol?L-1、c(N2O4)=0.16mol?L-1.請(qǐng)計(jì)算反應(yīng)初始時(shí),充入NO2的物質(zhì)的量;請(qǐng)計(jì)算該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K;請(qǐng)計(jì)算該溫度下反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)的平衡常數(shù)K.(請(qǐng)寫出計(jì)算過(guò)程)
(2)25℃時(shí),1molN2H4(l)與足量N2O4(l)完全反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l),放出612.5kJ的熱量.
請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:______.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

一定溫度下,反應(yīng)H2(g)+X2(g)?2HX(g)的平衡常數(shù)為64,將2molH2和2molX2通入體積為1L的密閉容器中,該溫度下H2的平衡轉(zhuǎn)化率為( 。
A.20%B.40%C.60%D.80%

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

2molA與2molB混合于2L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+3B(g)?2C(g)+zD(g),2s后A的轉(zhuǎn)化率為50%,測(cè)得v(D)=0.25mol?L-1?s-1,下列推斷不正確的是( 。
A.v(C)=v(D)=0.25mol?L-1?s-1
B.z=2
C.B的轉(zhuǎn)化率為25%
D.C的體積分?jǐn)?shù)為28.6%

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

(12分)下述反應(yīng)中,屬于氧化反應(yīng)的是                    ,屬于取代反應(yīng)的是               ,屬于加成反應(yīng)的是                    。
①乙醇在銅催化加熱 條件下制乙醛的反應(yīng)                
②乙烷在光照條件下與氯氣反應(yīng)
③乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色                      
④乙烯使溴水褪色
⑤苯與濃硝酸、濃硫酸混合共熱制取硝基苯               
⑥乙酸和CH3CH218OH在濃硫酸加熱條件下生成酯的反應(yīng)
⑦苯在一定條件下與氫氣的反應(yīng)
寫出反應(yīng)的方程式:①                           

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

(8分)【化學(xué)—有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)】
已知:通常羥基與烯鍵碳原子相連接時(shí),易發(fā)生下列轉(zhuǎn)化:

現(xiàn)有下列所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系:

已知:B、G均能發(fā)生銀鏡反應(yīng),C能與濃溴水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀,C的核磁共振氫譜中只出現(xiàn)4組峰。E能使溴水褪色。請(qǐng)回答:
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A           ;F            ;
(2)寫出③的反應(yīng)類型              
(3)完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:
反應(yīng)③                          ; 反應(yīng)④                         。

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