Question

【題目】I.二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚。已知：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=－24 kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=－41 kJ/mol

(1)反應(yīng)4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=___________。

(2)某溫度下，將4.0molH2和4.0molCO充入容積為1L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，5min時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度為0.5mo1/L，10min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%。

①5min時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率=___________；

②該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________；

③下列措施能提高 CH3OCH3平衡產(chǎn)率的有___________(填標(biāo)號(hào))。

A.分離出 CH3OCH3 B.升高溫度 C.增大壓強(qiáng) D.改用高效催化劑

Ⅱ.液氨是一種良好的儲(chǔ)氫物質(zhì)

已知：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H=+92.4 kJ/mol

其他條件相同時(shí)，反應(yīng)在不同金屬催化劑作用下進(jìn)行相同時(shí)間后，氨的轉(zhuǎn)化率[a(NH3)]隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖所示。

(1)用___________作催化劑時(shí)，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大。

(2)a點(diǎn)所代表的狀態(tài)___________(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài)。

(3)c點(diǎn)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率高于b點(diǎn)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率，原因是______________________。

Answer 1

【答案】-222kJ/mol 37.5% 1 AC Fe 是 b、c點(diǎn)反應(yīng)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨的轉(zhuǎn)化率較高

【解析】

I. (1) ①×2+②，整理可得：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-222kJ/mol；

(2) ①根據(jù)反應(yīng)方程式中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，反應(yīng)產(chǎn)生CO2濃度為0.5mol/L，則反應(yīng)消耗的CO的濃度也是1.5mol/L，由于反應(yīng)開(kāi)始時(shí)CO的濃度為4.0mol/L，所以5min時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率=(1.5mol/L÷4.0mol/L)×100%=37.5%；

②發(fā)生反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，假設(shè)平衡時(shí)產(chǎn)生二甲醚濃度為xmol/L，

c(始)(mol/L) 4.0 4.0 0 0

c(變) (mol/L) 3x 3x x x

c(平) (mol/L) 4.0-3x 4.0-3x x x

平衡時(shí)物質(zhì)的總濃度c(總)= (4.0-3x)+(4.0-3x)+x+x=8.0-4x，測(cè)得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，所以=25%,解得x=1mol/L，所以該溫度下化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K==1；

③A.分離出 CH3OCH3，即減少了生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，可提高二甲醚的產(chǎn)率，A正確；

B.將①×2+②+③，整理可得反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，△H=-263kJ/mol，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OCH3產(chǎn)率降低，B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)方程式可知：該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，可提高CH3OCH3的產(chǎn)率，C正確；

D.改用高效催化劑，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，所以對(duì)物質(zhì)的產(chǎn)率物影響，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是AC；

Ⅱ.(1)反應(yīng)的活化能越高，則反應(yīng)中活化分子數(shù)越少，反應(yīng)速率越慢，則氨氣的分解速率最慢的反應(yīng)中，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大，即當(dāng)Fe作催化劑時(shí)活化能最大；

(2)850°以后氨氣的轉(zhuǎn)化率不變，說(shuō)明a點(diǎn)處于平衡狀態(tài)；

(3) b、c點(diǎn)均未達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度較高，反應(yīng)速率較快，氨氣的轉(zhuǎn)化率較高。