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试题 试卷

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题型:多选题 题类:常考题 难易度:普通

在某容积一定的密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g)⇌XC(g);△H<0符合图象(Ⅰ)所示关系,由此推断对图象(Ⅱ)的正确说法是(  )

A、P3>P4 , y轴表示A的转化率 B、P3>P4 , y轴表示B的质量分数 C、P3>P4 , y轴表示混合气体密度 D、P3>P4 , y轴表示混合气体的平均式量
举一反三

甲醇是基础有机化工原料和新型清洁燃料,广泛用于制造各种燃料电池.工业上以甲烷和水蒸气为原料制备甲醇,反应过程如下.

反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H1

反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2 (△H2<0)

(1)图1是反应Ⅰ进行过程中的能量变化示意图.根据图象判断,升高温度,反应I的平衡常数将{#blank#}1{#/blank#} (填“增大”、“减小”或“不变”).

(2)已知在催化剂和一定压强下,反应Ⅱ能自发进行.在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.

图2是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是{#blank#}2{#/blank#} ;该温度下上述反应的化学平衡常数为{#blank#}3{#/blank#} 

(3)图3甲是一种甲醇燃料电池的结构示意图,甲醇提供质子和电子,电子经外电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O.

①M电极的电极反应式为{#blank#}4{#/blank#} 

②以上述电池做电源,用图3乙所示装置,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现Al电极附近逐渐变浑浊并有气泡逸出,原因是(用离子方程式表示):{#blank#}5{#/blank#} .Al电极应接燃料电池的{#blank#}6{#/blank#} (填“M”或“N”)极.

(4)合成甲醇时可选用CuCl为催化剂.CuCl是不溶于水的白色固体,制备时向CuCl2溶液中加入过量铜粉,发生反应CuCl2+Cu═2CuCl.在实验过程中应先加入浓盐酸,发生反应CuCl+HCl⇌H[CuCl2].反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成.实验过程中加入浓盐酸的目的是{#blank#}7{#/blank#} 当c(Cl)=2×10﹣3mol•L﹣1时,c(Cu+)={#blank#}8{#/blank#} mol•L﹣1 . 已知:Ksp(CuCl)=1.7×10﹣7

近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注.据中国化工报报道,美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系,比目前工业使用的常见催化剂快近90倍.由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:

反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1=﹣49.58kJ•mol1

反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⇌CO (g)+H2O(g)△H2

反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H3=﹣90.77kJ•mol1

回答下列问题:

(1)反应Ⅱ的△H2={#blank#}1{#/blank#} ,反应Ⅲ自发进行条件是{#blank#}2{#/blank#} (填“较低温”、“较高温”或“任何温度”).

(2)在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ,实验测得在不同反应物起始投入量下,反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示.

①据图可知,若要使CO2的平衡转化率大于40%,以下条件中最合适的是{#blank#}3{#/blank#} 

A.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.5mol; 650K  

 B.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.7mol;550K

C.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.9mol; 650K  

 D.n(H2)=3mol,n(CO2)=2.5mol;550K

②在温度为500K的条件下,充入3mol H2和1.5mol CO2 , 该反应10min时达到平衡:

a.用H2表示该反应的速率为{#blank#}4{#/blank#}  

b.该温度下,反应I的平衡常数K={#blank#}5{#/blank#} 

c.在此条件下,系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示,当反应时间达到3min时,迅速将体系温度升至600K,请在图中画出3~10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线:

(3)某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂(发生反应I、Ⅱ、Ⅲ),测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及CH3OH的产率(b),如图3所示,请回答问题:

①该反应达到平衡后,为同时提高反应速率和甲醇的生成量,以下措施一定可行的是{#blank#}6{#/blank#} (选填编号).

A.改用高效催化剂

B.升高温度

C.缩小容器体积

D.分离出甲醇

E.增加CO2的浓度

②据图可知当温度高于260℃后,CO的浓度随着温度的升高而{#blank#}7{#/blank#} (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”),其原因是{#blank#}8{#/blank#} .

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