C-H | C-O | C=O | H-H | H-O |
413.4 | 351 | 745 | 436 | 462.8 |
实验 | 温度/℃ | 起始量 | 达到平衡 | |||
CO/mol | H2O/mol | H2/mol | CO转化率 | 所需时间/min | ||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 6 | |
2 | 900 | 2 | 1 | $\frac{1}{3}$ | 3 | |
3 | 900 | a | b | c | t |
分析 (1)二氧化碳与氢气反应生成甲醇的反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),根据反应热等于反应物总键能减去生成物的总键能结合图中:△H=E1-E2计算;
(2)①比较650℃和900℃的平衡常数分析温度升高平衡移动方向判断正反应为吸放热;
②根据CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)2 1 0 0
转化量(mol)$\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$
平衡量(mol)$\frac{4}{3}$ $\frac{1}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$
根据平衡常数K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{4}{3}×\frac{1}{3}}$计算;
③实验3中,
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)a b 0 0
转化量(mol)c c c c
平衡量(mol)a-c b-c c c
若平衡时H2O的转化率为$\frac{c}{b}$=$\frac{1}{3}$,则b=3c,再根据K=1分析计算;
④根据Qc与K的大小关系判断;
(3)①将100mL0.1mol/LNa2CO3的溶液溶质的物质的量为:0.1L×0.1mol/L=0.01mol,112mLCO2的物质的量为:0.005mol,发生反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,二者反应碳酸钠过量为0.005mol,同时生成0.01mol的NaHCO3,碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子,由此分析各离子的浓度;
②反应后的溶液存在HCO3-?CO32-+H+,加入少量的酸,平衡逆向移动,溶液pH变化不大;加入少量的碱平衡正向移动,溶液pH变化也不大,故该溶液可以作“缓冲液”.
解答 解:(1)二氧化碳与氢气反应生成甲醇的反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),因为反应热等于反应物总键能减去生成物的总键能,则△H=(2×745+3×436-2×462.8-3×413.4-351-462.8)kJ•mol-1=-181.6kJ•mol-1,由图可知:△H=E1-E2,所以E1=E2+△H=189.8kJ•mol-1-181.6kJ•mol-1=8.2
kJ•mol-1,故答案为:8.2;
(2)①650℃根据方程式可知
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 4 2 0 0
转化量(mol)1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量(mol)2.4 0.4 1.6 1.6
因为两的计量数相等,所以反应前后体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,则该反应的平衡常数为K=$\frac{1.6×1.6}{2.4×0.4}$=$\frac{8}{3}$;
900℃根据方程式可知
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)2 1 0 0
转化量(mol)$\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$
平衡量(mol)$\frac{4}{3}$ $\frac{1}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$
此时平衡常数K=$\frac{\frac{2}{3}×\frac{2}{3}}{\frac{4}{3}×\frac{1}{3}}$=1,而$\frac{8}{3}$>1,这说明升高温度平衡常数减小,因此升高温度平衡向逆反应方向进行,则该反应的正反应为放热反应,故答案为:放热;
②根据以上分析可知实验2条件下的平衡常数K=1,故答案为:1;
③实验3中,
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)a b 0 0
转化量(mol)c c c c
平衡量(mol)a-c b-c c c
若平衡时H2O的转化率为$\frac{c}{b}$=$\frac{1}{3}$,则b=3c,
又因为K=$\frac{c×c}{(a-c)(b-c)}$=1,解得b=2a,所以a/b=0.5,故答案为:0.5;
④实验4,若900℃时,在容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol,所以Qc=$\frac{1×1}{1×1}$=1=K,则处于平衡状态,故答案为:达到平衡状态;
(3)①将100mL0.1mol/LNa2CO3的溶液溶质的物质的量为:0.1L×0.1mol/L=0.01mol,112mLCO2的物质的量为:0.005mol,发生反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,二者反应碳酸钠过量为0.005mol,同时生成0.01mol的NaHCO3,碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子,所以离子浓度大小为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),故答案为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+);
②反应后的溶液存在HCO3-?CO32-+H+,加入少量的酸,平衡逆向移动,溶液pH变化不大;加入少量的碱平衡正向移动,溶液pH变化也不大,故该溶液可以作“缓冲液”,故答案为:反应后的溶液存在HCO3-?CO32-+H+,加入少量的酸,平衡逆向移动,溶液pH变化不大;加入少量的碱平衡正向移动,溶液pH变化也不大,故该溶液可以作“缓冲液”.
点评 本题主要考查反应热、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响以及溶液中离子浓度大小比较等,难度不大,注意化学平衡计算三组量法的应用.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:实验题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
n(X)/mol | 0.40 | 0.30 | 0.24 | n2 | n3 |
n(Y)/mol | 0.00 | 0.10 | n1 | 0.20 | 0.20 |
A. | 反应在前10 min的平均速率为v(Z)=0.01mol•L-1•min-1 | |
B. | 保持其他条件不变,降低温度,平衡时,c(X)=0.08mol•L-1,则a>0 | |
C. | 恒压,其他条件不变,向容器中充入不参与反应的氮气作为稀释剂,X的转化率大于50.0% | |
D. | 保持其它条件不变,再向容器中充入0.10 mol Y和0.10 mol Z,达到平衡后,该反应的平衡常数为0.2 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:实验题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{16a}{3}$ | B. | a | C. | 32a | D. | $\frac{a}{32}$ |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
v正 | v逆 | 平衡常数K | 转化率α |
[CO2]/mol•L-1 | [H2]/mol•L-1 | [CH4]/mol•L-1 | [H2O]/mol•L-1 | |
平衡Ⅰ | a | b | c | d |
平衡Ⅱ | m | n | x | y |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com