(16分)CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生反应:CO2 (g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为:
物 质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
平衡浓度(mol·L-1)[ |
0.5 |
0.5 |
2.0 |
2.0 |
①此温度下,该反应的平衡常数K=________(注明单位)。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H2 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 的 △H="_______" kJ·mol-1
(2)用Cu2Al2O4做催化剂,一定条件下,发生反应: CO2+CH4 CH3COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____ _。
②为提高上述反应CH4的转化率,可采取的措施有_ (写2种)。
③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为 ,
每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为 mol。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,
①若寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是___ 。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在具有强氧化性的物质中寻找
c.可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li4SiO 4可用于吸收、释放CO2, 原理是: 500℃时,CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,该原理的化学方程式_____。
甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下,发生如下反应制得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=,CO的转化率为。
(2)该反应的平衡常数表达式为,温度升高,平衡常数(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则加入各物质后该反应向(填“正”、“逆”)反应方向移动,理由是。
高炉炼铁中发生的基本反应之一为:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)ΔH>0,已知1 373 K时K=0.263。
(1)该反应的平衡常数表达式为。
(2)温度升高,化学平衡移动后,平衡常数K值(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)1 373 K时测得高炉中c(CO2)="0.025" mol/L,c(CO)="0.1" mol/L,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态(填“是”或“否”)。此时,化学反应速率v(正)v(逆)(填“大于”、“等于”或“小于”),其原因是。
如图表示某温度时,反应N2O4(g)2NO2(g)在前110 s内的反应进行情况,请根据图像回答下列问题。
(1)该可逆反应达到平衡的时间段为。
(2)反应进行到70 s时,改变的条件可能是(填字母,下同),反应进行到90 s时,改变的条件可能是。
A.加入催化剂 | B.扩大容器体积 |
C.升高温度 | D.增大N2O4的浓度 |
(3)90 s后若维持容器的体积不变,平衡移动的方向为(填“正反应”、“逆反应”或“不移动”),此时N2O4的转化率(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)请在图中画出反应物N2O4在0~70秒时的浓度变化曲线。
Ⅰ、一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)ΔH>0。
(1)下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是(填序号)。
A.升高温度B.增大压强
C.充入一定量氮气 D.再加入一些铁粉
(2)反应达到平衡后,若保持容器体积不变时,再通入一定量的CO2,使CO2的浓度成为原来的2倍,则CO2的转化率将(填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ、在一定温度下的某容积可变的密闭容器中,建立下列化学平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),试分析和回答下列问题:
(1)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是(选填序号)。
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
(2)若上述化学平衡状态从正反应开始建立,达到平衡后,给平衡体系加压(缩小容积、其他条件不变),则容器内气体的平均相对分子质量将(填写“不变”、“变小”或“变大”)。
在5 L密闭容器中加入2 mol Fe(s)与1 mol H2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20 mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35 mol。
(1)t1~t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=。
(2)若继续加入2 mol Fe(s),则平衡移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),继续通入1 mol H2O(g)再次达到平衡后,H2物质的量为 __________mol。
(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t1时改变了某种条件,改变的条件是 _________。