分析 (1)通過已知:①C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1,
②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ•mol-1,
計(jì)算反應(yīng)(i)C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)的△H,反應(yīng)(i)△S>0,
根據(jù)△G=△H-T•△S<0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行分析;
(2)①A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,利用三段法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量,然后求出各組分的分壓,最后帶入Kp表達(dá)式計(jì)算;
②150℃時(shí),比較Q和R兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率的大小,得出平衡移動(dòng)的方向,從而判斷壓強(qiáng)的改變;Kp只受溫度的影響;
③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,為提高CO轉(zhuǎn)化率除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,可考慮濃度對(duì)平衡的影響;
④反應(yīng)(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,t2時(shí)降低溫度,平衡正向移動(dòng),甲醇的濃度增大,直至t3時(shí)達(dá)到新的平衡時(shí)保持不變;
(3)為盡可能多地獲得乙烯,要綜合考慮甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).
解答 解:(1)已知:①C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1,
②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ•mol-1,
根據(jù)蓋斯定律可知①+②得C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+172.5kJ•mol-1-41.0kJ•mol-1=+131.5kJ•mol-1>0,反應(yīng)(i)△S>0,高溫時(shí)G=△H-T•△S<0反應(yīng)自發(fā),
故答案為:高溫;
(2)①A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,假設(shè)加入1molCO、2molH2,則
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
初始:1mol 2mol 0
轉(zhuǎn)化:0.5mol 1mol 0.5mol
平衡:0.5mol 1mol 0.5mol
p(CO)=5MPa×$\frac{0.5mol}{0.5mol+1mol+0.5mol}$=0.75MPa,
p(H2)=5MPa×$\frac{1mol}{0.5mol+1mol+0.5mol}$=2.5MPa,
p(CH3OH)=5MPa×$\frac{0.5mol}{0.5mol+1mol+0.5mol}$=0.75MPa,
Kp=$\frac{p(C{H}_{3}OH)}{p(CO)×{p}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{0.75}{0.75×2.{5}^{2}}$=0.16,
故答案為:0.16;
②150℃時(shí),Q點(diǎn)比R點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率大,平衡正向移動(dòng)CO的轉(zhuǎn)化率增大,而壓強(qiáng)增大,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡正向移動(dòng),說明P1>P2;Kp只受溫度的影響,Q點(diǎn)和R點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度都是150℃,因此Kp(Q)=Kp(R),
故答案為:小于;等于;
③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,為提高CO轉(zhuǎn)化率除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,可考慮增大氫氣濃度和減小生成物濃度的方法,使平衡正向移動(dòng),應(yīng)該是提高氫碳比和將甲醇液化分離,
故答案為:提高氫碳比;將甲醇液化分離;
④反應(yīng)(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,t2時(shí)降低溫度,平衡正向移動(dòng),甲醇的濃度增大,直至t3時(shí)達(dá)到新的平衡時(shí)保持不變,對(duì)應(yīng)的圖象為,
故答案為:;
(3)為盡可能多地獲得乙烯,要綜合考慮甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),550℃時(shí)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率仍處于較高水平,而且此溫度下產(chǎn)物中乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最大,
故答案為:550℃時(shí)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率仍處于較高水平且產(chǎn)物中乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最大.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和化學(xué)平衡,綜合性較強(qiáng),難度較大,題材背景新,側(cè)重于學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理、變通能力的考查.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 鐵與稀鹽酸反應(yīng):2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑ | |
B. | 硝酸銀溶液中加入鐵粉:Ag++Fe═Fe2++Ag | |
C. | 氧化銅與鹽酸反應(yīng):O2-+2H+═H2O | |
D. | 碳酸鎂與稀硫酸反應(yīng):MgCO3+2H+═Mg2++H2O+CO2↑ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 用廣泛pH試紙測(cè)得氯水的pH=5.2 | |
B. | 若H2O2分解產(chǎn)生1molO2,理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為4×6.02×1023 | |
C. | 在氧化還原反應(yīng)中,還原劑得到電子總數(shù)等于氧化劑失去電子的總數(shù) | |
D. | Mg在CO2中燃燒生成MgO和C.在該反應(yīng)條件下,Mg的還原性強(qiáng)于C的 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 都正確 | B. | ②③④⑤ | C. | ②③⑤ | D. | ②④⑤ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題
A. | M的分子式是C9H6O4 | |
B. | 1molM最多能與2molBr2發(fā)生反應(yīng) | |
C. | M與足量的NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí),所得有機(jī)產(chǎn)物的化學(xué)式為C9H4O5Na4 | |
D. | 1molM與足量NaHCO3反應(yīng)能生成2molCO2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | Na2O | B. | NaOH | C. | Na2CO3 | D. | Na2CO3•10H2O |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 在101kPa下氫氣的燃燒熱△H=-285.5kJ•mol-1,則水分解的熱化學(xué)方程式:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+285.5 kJ•mol-1 | |
B. | pH=3和pH=5的鹽酸各10mL混合,所得溶液的pH=4 | |
C. | 一定溫度下,1L0.50mol/LNH4Cl溶液與2L0.25NH4Cl溶液含NH4+物質(zhì)的是不同 | |
D. | 吸熱反應(yīng)“TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)”在一定條件下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的△S<0 |
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