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CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)(1)已知: 化学键 H

分析 (1)反应热=反应物总键能-生成物总键能;
(2)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡;
(3)①相同温度下,相同时间内CO2转化率越大,说明催化剂效果越好;
②T4时处于平衡状态,正反应为放热反应,温度越高转化率越小,T3平衡时转化率应大于T4,a、b点转化率相等,故b点向正反应进行;
③该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;
④一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在温度为T5时,平衡时C点二氧化碳转化率为66.67%,则转化的二氧化碳为1.2mol×66.67%=0.8mol,则:
               CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L):0.6    1.8       0          0
变化浓度(mol/L):0.4   1.2       0.4         0.4
平衡浓度(mol/L):0.2     0.6       0.4        0.4
代入平衡常数K=c(CH3OH)×c(H2O)c(CO2)×c3(H2)" role="presentation">c(CH3OH)×c(H2O)c(CO2)×c3(H2)计算;
⑤当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,瞬间甲醇的浓度为,平衡正向移动,而后甲醇的浓度增大平衡状态不变,等效为开始加入0.2mol/LCO2和0.6mol/LH2到达的平衡,结合④中平衡常数计算平衡浓度,据此作图.

解答 解:(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,故△H=2×803kJ/mol+3×436kJ/mol-3×414kJ/mol-326kJ/mol-3×464kJ/mol=-46kJ/mol,故答案为:-46;
(2)A.混合气体总质量不变,恒温恒容下,容器内气体密度始终保持不变,故A错误;
B.平衡时各组分含量不变,CO2的体积分数保持不变说明到达平衡,故B正确;
C.H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1:1,说明二氧化碳的生成速率与消耗速率相等,反应到达平衡,故C正确;
D.温度不变,平衡常数不变,该反应的平衡常数保持不变不能说明到达平衡,故D错误;
E.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体物质的量减小,平均相对分子质量增大,平均相对分子质量不变说明到达平衡,故E正确;
F.随反应进行混合气体物质的量减小,恒温恒容下压强减小,容器中压强保持不变说明到达平衡,故F正确,
故选:BCEF;
(3)①相同温度下,相同时间内反应Ⅰ中CO2转化率越大,说明反应Ⅰ催化剂效果越好,故答案为:反应Ⅰ;
②T4时处于平衡状态,正反应为放热反应,温度越高转化率越小,T3平衡时转化率应大于T4,a、b点转化率相等,故b点向正反应进行.则b点v(正)>v(逆),故答案为:>;
③该7反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,二氧化碳转化率降低,
故答案为:该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;
④一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在温度为T5时,平衡时C点二氧化碳转化率为66.67%,则转化的二氧化碳为1.2mol×66.67%=0.8mol,则:
                CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L):0.6    1.8        0         0
变化浓度(mol/L):0.4   1.2        0.4      0.4
平衡浓度(mol/L):0.2     0.6        0.4      0.4
则平衡常数K=c(CH3OH)×c(H2O)c(CO2)×c3(H2)" role="presentation">c(CH3OH)×c(H2O)c(CO2)×c3(H2)=0.4×0.40.2×0.63" role="presentation">0.4×0.40.2×0.63=10027" role="presentation">10027,
故答案为:10027" role="presentation">10027;
⑤当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,瞬间甲醇的浓度为,平衡正向移动,而后甲醇的浓度增大平衡状态不变,等效为开始加入0.2mol/LCO2和0.6mol/LH2到达的平衡,
                 CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L):0.2      0.6       0        0
变化浓度(mol/L):x       3x        x        x
平衡浓度(mol/L):0.2-x    0.6-3x    x        x
x×x(0.2−x)×(0.6−3x)3" role="presentation">x×x(0.2−x)×(0.6−3x)3=10027" role="presentation">10027,解得x=0.1,故平衡时甲醇浓度为0.1mol/L,t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线为:

故答案为:

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、化学平衡图象、反应热计算等,作图为易错点,学生容易忽略二次平衡时甲醇的浓度,难度中等.

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