*醇是一種新型燃料,*醇燃料電池即將從實驗室走向工業化生產。工業上一般以CO和H2為原料合成*醇,該反應的熱化...
問題詳情:
*醇是一種新型燃料,*醇燃料電池即將從實驗室走向工業化生產。工業上一般以CO和H2為原料合成*醇,該反應的熱化學方程式為:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116 kJ·mol-1
(1)已知: △H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
則表示1mol氣態*醇完全燃燒生成CO 2和水蒸氣時的熱化學方程式:________________
(2)在容積為1L的恆容容器中,分別研究在230℃、250℃、270℃三種温度下合成*醇的規律。右圖是上述三種温度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質的量均為1mol)與CO平衡轉化率的關係。請回答:
①在上述三種温度中,曲線Z對應的温度是________________
②利用圖中a點對應的數據,計算出曲線Z在對應温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數 K=_________。
(3)在某温度下,將一定量的CO和H2投入10L的密閉容器中,5min時達到平衡,各物質的物質的濃度 (mol•L-1)變化如下表所示:
0min | 5min | 10min | |
CO | 0.1 | 0.05 | |
H2 | 0.2 | 0.2 | |
CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
若5min~10min只改變了某一條件,所改變的條件是_________________________。
【回答】
CH3OH(g)+ 3/2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-651 kJ·mol-1 270℃ 4 增加了1molH2(或增大了H2的濃度也可)
【解析】(1)根據反應①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1=−116kJ⋅mol−1,
②CO(g)+ O2(g)═CO2(g) △H2=−283kJ⋅mol−1,
③H2(g)+ O2(g)═H2O(g) △H3=−242kJ⋅mol−1,
根據蓋斯定律:①−②−③×2得:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=−651kJ⋅mol−1,
故*為:CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=−651kJ⋅mol−1;
(2)①根據反應CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1=−116kJ⋅mol−1,是放熱反應,温度越高,轉化率越低,所以曲線Z對應的温度是270℃;
故*為:270℃;
②a點H2和CO的起始組成比1.5,CO轉化率50%,體積為1L,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始(mol)1 1.5 0
變化(mol)0.5 1 0.5
平衡(mol)0.5 0.5 0.5
該反應的平衡常數K= ,
故*為:4;
(3)根據表格分析可得:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
0min時(mol) 0.1 0.2 0
變化 (mol) 0.04 0.08 0.04
5min時(mol) 0.06 0.12 0.04
變化 (mol) 0.01 0.08 0.01
10min時(mol) 0.05 0.2 0.05
5min~10min這段時間內,CO減少了0.01mol,CH3OH增加了0.01mol,反應正向進行。按計量係數之比,H2這段時間內減少了0.02mol,而事實上10min末,H2增加了0.08mol,所以5min末改變的條件為:增加了1molH2。
故*為:增加了1molH2或增大了H2的濃度。
知識點:化學平衡單元測試
題型:綜合題