問題詳情:
工業上已經實現CO2與H2反應合成*醇。在一恆温、恆容密閉容器中充入2mol CO2和6 mol H2,一定條件下發生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。請回答:
(1)寫出該反應的平衡常數表達式_____________________。
(2)達到平衡狀態的時刻是__________min(填“3”或“10”)。
(3)在前10min內,用CO2濃度的變化表示的反應速率(CO2)=_________mol/(L·min)。
(4)10min時體系的壓強與開始時壓強之比為____________。
(5)該温度下,反應的化學平衡常數數值是____________。
(6)已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -90.1kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1kJ·mol-1,則CO2與H2反應合成CH3OH(g)的熱化學方程式為_______________,反應在10 min內所放出的熱量為_____kJ。
【回答】
【*】 (1). c(CH3OH)×c(H2O)/[ c(CO2)×c3(H2)] (2). 10 (3). 0.075 (4). 16:13 (5). 0.67 (6). CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol (7). 73.5
【解析】
【分析】
根據圖像可知,反應在10min時達到平衡,c(CO2)初始時為1mol/L,平衡時為0.25mol/L;c(CH3OH)平衡時為0.75mol/L;初始加入2mol CO2,則容器的體積為2L;則c(H2)初始時為3mol/L,平衡時為1.5mol/L。
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始:1 3 0 0
反應:0.75 1.5 0.75 0.75
平衡:0.25 1.5 0.75 0.75
【詳解】(1)K=
(2)反應在10min時各物質的濃度不再改變,達到平衡;
(3)在前10min內,(CO2)=∆c/∆t==0.075mol/(L∙min);
(4)恆温恆容條件下,壓強之比等於物質的量之比,壓強之比=8:6.5=16:13;
(5)K= = =0.67;
(6)根據蓋斯定律可知,①-②可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol;10min時,CO2反應1.5mol,釋放49×1.5=73.5kJ。
知識點:化學平衡單元測試
題型:綜合題