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2025版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率和化学平衡第25讲化学平衡常数及转化率的计算提能训练
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1.(2024·辽宁朝阳月考)已知下列反应在某温度下的平衡常数:
H2(g)+S(s)H2S(g) K1
S(s)+O2(g)SO2(g) K2
则在该温度下反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数为( D )
A.K1+K2 B.K1-K2
C.K1×K2 D.eq \f(K1,K2)
[解析] 由平衡常数的定义可知,K1=eq \f(cH2S,cH2),K2=eq \f(cSO2,cO2),反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=eq \f(cO2·cH2S,cH2·cSO2),即K=eq \f(K1,K2)。
2.(2023·山东济南联考)一定温度下,反应MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)达到平衡时,下列说法错误的是( B )
A.该反应的平衡常数K=c(Cl2)
B.将容器容积压缩为原来一半,当体系再次达到平衡时,Cl2的浓度增大
C.减小氯气浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
D.温度升高该反应的平衡常数K增大
[解析] MgCl2和Mg为液态,其浓度视为常数,不写入平衡常数的表达式中,所以题给反应的平衡常数K=c(Cl2),A项正确;该反应的平衡常数表达式为K=c(Cl2),温度不变,K不变,所以c(Cl2)也不变,B项错误;反应的平衡常数只与温度有关,减小产物浓度,平衡正向移动,但平衡常数不变,C项正确;Mg在氯气中燃烧为放热反应,则MgCl2(l)分解生成Cl2(g)和Mg(l)为吸热反应,ΔH>0,温度升高平衡正向移动,反应的平衡常数K增大,D项正确。
3.(2024·贵州铜仁模拟)反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( C )
A.升高温度,该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=eq \f(cFeO·cCO,cCO2·cFe)
C.该反应的正反应是吸热反应
D.增大CO2浓度,平衡常数增大
[解析] 升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;固体物质浓度视为常数,不列入平衡常数的表达式,该反应的化学平衡常数表达式为K=eq \f(cCO,cCO2),B项错误;温度升高,K增大,则该反应的正反应为吸热反应,C项正确;平衡常数只与温度有关,故增大反应物浓度,平衡常数不变,D项错误。
4.(2024·广东茂名模拟)将2 ml CH4(g)和5 ml H2O(g)通入一密闭容器中,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,下列有关平衡常数的判断正确的是( B )
A.KA>KB=KC>KD B.KA
A.甲中反应的平衡常数小于乙
B.该温度下,平衡常数为400
C.平衡时,丙中c(SO3)是甲中的2倍
D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率
[解析] 温度相同时,该反应的平衡常数不变,则甲、乙中反应的平衡常数相等,A错误;根据题意列三段式
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
开始/ml 0.4 0.24 0
转化/ml 0.32 0.16 0.32
平衡/ml 0.08 0.08 0.32
则SO2、O2、SO3的平衡浓度分别为0.04 ml/L、0.04 ml/L、0.16 ml/L,所以该温度下,平衡常数为eq \f(0.162,0.04×0.042)=400,B正确;容器容积相同,丙中的起始浓度为甲的2倍,压强增大,平衡正向移动,则丙中转化率增大,即丙中c(SO3)大于甲中c(SO3)的2倍,C错误;由甲、乙可知,氧气的浓度相同,二氧化硫的浓度增大会促进氧气的转化,则乙中O2的转化率大于甲中O2的转化率,D错误。
6.(2023·北大附中三模)某同学设计实验方案,利用沉淀滴定法测定“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”的平衡常数K。一定温度下,先将0.010 0 ml·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 ml·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合,待反应达到平衡时,过滤,取V mL滤液用c1 ml·L-1 KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1 mL。
已知:Ag++SCN-AgSCN↓(白色) K1
Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+(红色) K2
下列说法正确的是( B )
A.Ag2SO4溶液和FeSO4溶液(pH=1)可替换为AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液(pH=1)
B.K1≫K2,Fe3+是滴定终点的指示剂
C.若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),则所测K偏大
D.若改为测定滤液中c(Fe3+),选择合适的滴定方法直接滴定滤液,也能达到目的
[解析] 由于硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,会干扰实验,故不可用AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液(pH=1)替换原试剂,A错误;用KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明SCN-先与Ag+反应完全后再与Fe3+反应,故K1≫K2,出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明Fe3+是滴定终点的指示剂,B正确;若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),滴入KSCN溶液时发生反应Ag++SCN-AgSCN↓,使Ag++Fe2+Fe3++Ag↓逆向移动,银离子浓度增大,K=eq \f(cFe3+,cFe2+·cAg+),K偏小,C错误;若改为测定滤液中c(Fe3+),Fe2+容易被空气中的氧气氧化为Fe3+,滴定结果不准确,D错误。
7.(2023·湖南雅礼中学阶段练习)T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 ml CO2和一定量的H2,发生反应CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始eq \f(nH2,nCO2)的关系如图所示。已知:初始加入2 ml H2时,容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法不正确的是( B )
A.5 min时反应到达c点,v(H2)=0.1 ml·L-1·min-1
B.随eq \f(nH2,nCO2)增大,HCHO(g)的平衡分压不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp=eq \f(1.25,p) kPa-1
D.由图像可得到:Kp(a)==Kp(b)=Kp(c)
[解析] 设反应的CO2的物质的量为x ml,根据c点的三段式分析
CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)
开始/ml 1 2 0 0
变化/ml x 2x x x
平衡/ml 1-x 2-2x x x
平衡时容器内混合气体的总压强为p(平衡)=eq \f(3-x,3)×1.2p kPa,故有p(HCHO)=eq \f(x,3-x)×p(平衡)=eq \f(x,3-x)×eq \f(3-x,3)×1.2p kPa=0.2p kPa,解得x=0.5,故p(平衡)=p kPa。起始时容器内气体总压强为1.2p kPa,若5 min时反应到达c点,由分析可知,v(H2)=eq \f(2×0.5 ml,2 L×5 min)=0.1 ml·L-1·min-1,A正确;随eq \f(nH2,nCO2)增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,但增大的H2的分压会越来越大,当按照化学计量数之比投料,即eq \f(nH2,nCO2)=2时,HCHO的平衡分压最大,因此继续增大eq \f(nH2,nCO2)时,HCHO的平衡分压将减小,故不是eq \f(nH2,nCO2)越大,HCHO的分压越大,B错误;温度不变,化学平衡常数不变,故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等,由分析可知,c点平衡下,p(CO2)=eq \f(0.5,3-0.5)×p kPa=0.2p kPa,同理p(H2)=0.4p kPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa,故Kp=eq \f(pH2O·pHCHO,pCO2·p2H2)=eq \f(0.2p×0.2p,0.2p×0.4p2) kPa-1=eq \f(1.25,p) kPa-1,C正确;平衡常数只与温度有关,因此温度不变,平衡常数不变,Kp(a)=Kp(b)=Kp(c),D正确。
8.(2024·湖北武汉期中)用焦炭还原NO2反应的化学方程式为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 ml NO2和足量C发生反应,测得平衡时CO2和NO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。下列说法正确的是( C )
A.A、C两点的浓度平衡常数关系:K(A)>K(C)
B.A、B、C三点中,C点NO2的转化率最低
C.B点时,该反应的压强平衡常数Kp(B)=3.2
D.焦炭的用量越多,NO2的转化率越高
[解析] A、C两点温度相同,浓度平衡常数K(A)=K(C),A项错误;增大压强平衡逆向移动,则NO2的转化率降低,故A、B、C三点中,C点NO2的转化率最高,B项错误;由题图可知,B点时,c(NO2)=c(CO2),而由题给化学方程式可知c(N2)=eq \f(1,2)c(CO2),所以B点时,NO2、N2、CO2平衡分压分别为eq \f(2,5)×16 MPa、eq \f(1,5)×16 MPa、eq \f(2,5)×16 MPa,该反应的压强平衡常数Kp(B)=eq \f(\f(1,5)×16×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,5)×16))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,5)×16))2)=3.2,C项正确;焦炭是固体,改变其用量,对NO2的转化率无影响,D项错误。
9.(2023·辽宁辽阳二模)在500 ℃时,将2 ml M(g)通入2 L恒容密闭容器中,恒温条件下发生反应:2M(g)P(g)+Q(g),反应一段时间后,测得容器中部分组分的物质的量如表所示。下列有关描述正确的是( D )
A.0~20 s内,用P(g)表示的平均反应速率为0.025 ml·L-1·s-1
B.平衡后向容器中通入1 ml M(g),再达到平衡时M(g)的转化率降低
C.该反应在30 s时,v分解(M)=v生成(P)
D.若在600 ℃时反应,平衡常数K=0.625,则该反应的正反应为吸热反应
[解析] 由题表中数据知,500 ℃时,30 s时,P的物质的量为0.6 ml,则消耗1.2 ml M、剩余0.8 ml M,则30 s时已处于平衡状态。
2M(g)P(g) + Q(g)
起始/ml 2 0 0
转化/ml 1.2 0.6 0.6
平衡/ml 0.8 0.6 0.6
K=eq \f(\f(0.6,2)×\f(0.6,2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.8,2)))2)=0.562 5。用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,0~20 s内,消耗1.0 ml M,则v(M)=eq \f(ΔcM,Δt)=eq \f(1.0 ml,2 L×20 s)=0.025 ml·L-1·s-1,则用P(g)表示的平均反应速率为eq \f(1,2)v(M)=0.012 5 ml·L-1·s-1,A错误;平衡后向容器中通入1 ml M(g),相当于加压,平衡不移动,M(g)的转化率不变,B错误;由2M(g)P(g)+Q(g)知,v分解(M)和v生成(P)均表示正反应方向的反应速率,用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,该反应在30 s时,v分解(M)=2v生成(P),C错误;若在600 ℃时反应,平衡常数K=0.625>0.562 5,则升温平衡正向移动,该反应的正反应为吸热反应,D正确。
10.(2023·山东青岛期末)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在相同时间内测得不同温度下NO转化率如图中实线所示(虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法错误的是( B )
A.平衡常数:KM>KN>KP
B.M点条件下,反应恰好达到平衡状态
C.N点条件下,增加O2浓度能提高NO转化率
D.若P点条件下,O2起始浓度为a ml·L-1,则其平衡常数K>eq \f(1,a)
[解析] 根据题图可知,温度升高,NO的平衡转化率下降,所以正反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,温度:TM
二、非选择题:本题共4小题。
11.(2024·山东青岛高三检测)氨催化氧化时会发生如下两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。
反应Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
反应Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH<0
为分析某催化剂对该反应的选择性,在1 L密闭容器中充入1 ml NH3和2 ml O2,测得有关物质的物质的量与温度的关系如图所示。
(1)该催化剂在低温时选择反应 Ⅱ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)520 ℃时,4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K= eq \f(0.22×0.96,0.44×1.453) (不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
(3)C点NO的物质的量比B点少的主要原因是 反应Ⅰ为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动 。
[解析] (1)由题图可知低温时,容器中主要产物为N2,则题给催化剂在低温时选择反应Ⅱ。
(2)两个反应同时进行,则有:
反应Ⅰ 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
eq \(\s\up7(起始/),\s\d5(ml·L-1)) 1 2 0 0
eq \(\s\up7(转化/),\s\d5(ml·L-1)) 0.2 0.25 0.2 0.3
反应Ⅱ 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
eq \(\s\up7(转化/),\s\d5(ml·L-1)) 0.4 0.3 0.2 0.6
eq \(\s\up7(平衡/),\s\d5(ml·L-1)) 0.4 1.45 0.2 0.9
故520 ℃时4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=eq \f(0.22×0.96,0.44×1.453)。
(3)根据题图可知4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0,当反应达到平衡后,温度升高,平衡向逆反应方向移动,导致NO的物质的量逐渐减小,故C点NO的物质的量比B点少。
12.(2024·广西南宁检测)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂。亚硝酰氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1
②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) K3
则K1、K2、K3之间的关系为K3= eq \f(K\\al(2,2),K1) 。
(2)在2 L的恒容密闭容器中充入4 ml NO(g)和2 ml Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间的关系如图。
①反应开始到10 min时,Cl2的平均反应速率v(Cl2)= 0.05 ml·L-1·min-1 。
②温度为T2时,10 min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K= 2 L·ml-1 。
[解析] (1)将化学方程式2×②-①得化学方程式③,K3=eq \f(K\\al(2,2),K1)。
(2)①根据图像可知v(NOCl)=eq \f(1 ml·L-1,10 min)=0.1 ml·L-1·min-1,同一时间段内各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,据此得v(Cl2)=eq \f(1,2)v(NOCl)=eq \f(1,2)×0.1 ml·L-1·min-1=0.05 ml·L-1·min-1。
②开始c(NO)=eq \f(4 ml,2 L)=2 ml·L-1、c(Cl2)=eq \f(2 ml,2 L)=1 ml·L-1,根据三段式
2NO + Cl22NOCl
起始浓度/(ml·L-1) 2 1 0
转化浓度/(ml·L-1) 1 0.5 1
平衡浓度/(ml·L-1) 1 0.5 1
化学平衡常数
K=eq \f(c2NOCl,c2NO×cCl2)=eq \f(12,12×0.5) L·ml-1=2 L·ml-1。
13.在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
回答下列问题。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2) 。
(2)该反应的正反应为 吸热 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 700 ℃ 。
(4)若830 ℃时,向容器中充入1 ml CO、5 ml H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K 等于 (填“大于”“小于”或“等于”)1.0。
(5)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的容积,平衡 不 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(6)若1 200 ℃时,在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 ml·L-1、2 ml·L-1、4 ml·L-1、4 ml·L-1,则此时上述反应 向逆反应方向进行 (填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
[解析] (1)根据化学方程式CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,该反应的平衡常数表达式为K=eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。
(2)根据题干中的表格可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明该反应的正反应为吸热反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),根据平衡常数表达式K=eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)可知,K=eq \f(3,5)=0.6,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时对应的温度为700 ℃。
(4)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在830 ℃条件下,该反应平衡常数的数值都为1.0。
(5)830 ℃时达到平衡,扩大容器容积的瞬间,反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数,根据平衡常数表达式K=eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)可知,反应物和生成物同时改变相同的倍数,Q=K,平衡不移动。
(6)1 200 ℃时,Q=eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2),将各物质的浓度代入可得Q=4,而此温度下的平衡常数为2.6,即Q>K,所以该反应向逆反应方向进行。
14.(2024·河北石家庄质检)以CH3OH(g)和CO2(g)为原料在一定条件下可制备HCOOCH3(g),发生的主要反应如下:
Ⅰ.CH3OH(g)+CO2(g)HCOOH(g)+HCHO(g) ΔH1=+756.83 kJ·ml-1 Kp1
Ⅱ.HCOOH(g)+CH3OH(g)HCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH2=+316.12 kJ·ml-1 Kp2
Ⅲ.2HCHO(g)HCOOCH3(g) ΔH3=-162.04 kJ·ml-1 Kp3
(1)反应4CH3OH(g)+2CO2(g)3HCOOCH3(g)+2H2O(g)的ΔH= +1 983.86 kJ·ml-1 ;该反应的压强平衡常数Kp= Keq \\al(2,p1)×Keq \\al(2,p2)×Kp3 (用含Kp1、Kp2、Kp3的代数式表示)。
(2)已知压强平衡常数(Kp)与温度(T)之间存在定量关系,且符合范特霍夫方程lg Kp=-eq \f(ΔH,2.303R)×eq \f(1,T)+C(其中R、C为常数,ΔH为反应热)。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的lg Kp与eq \f(1,T)之间均为线性关系,如图1所示。其中反应Ⅰ对应的直线为 a (填“a”“b”或“c”)。
(3)260 ℃时,向容积为V L的密闭容器中充入2 ml CH3OH(g)和1 ml CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,达到平衡时测得容器中n(HCHO)、n(HCOOH)和n(HCOOCH3)分别为0.1 ml、0.2 ml和0.95 ml。
①CH3OH(g)的平衡转化率为 70% 。
②260 ℃时,反应Ⅱ的平衡常数K= 4.75 。
③当温度高于260 ℃时,CH3OH(g)的转化率随温度的升高而 增大 (填“增大”“减小”或“不变”),HCOOCH3(g)的产率随温度的升高而下降的原因为 升高温度,反应Ⅲ逆向移动的程度大于反应Ⅱ正向移动的程度 。
(4)利用金属Ti的氧化物作催化剂也可实现由CH3OH(g)和CO2(g)合成HCOOCH3(g),其反应机理如图2所示。
①260 ℃时,将eq \f(nCO2,nCH3OH)=eq \f(1,3)的混合气体以10 L·h-1的流速通过装有催化剂的反应器,试计算当HCOOCH3(g)的产率为80%时,其生成速率v(HCOOCH3)= 2 L·h-1。
②若向反应体系中通入适量H2,可大大提高总反应速率,其原因可能为 增大了氢原子的浓度或提高催化剂的活性 。
[解析] (1)根据盖斯定律,反应4CH3OH(g)+2CO2(g)3HCOOCH3(g)+2H2O(g)可由已知反应“Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ”得到,故ΔH=2×ΔH1+2×ΔH2+ΔH3=2×756.83 kJ·ml-1+2×316.12 kJ·ml-1-162.04 kJ·ml-1=+1 983.86 kJ·ml-1;则该反应的压强平衡常数Kp=Keq \\al(2,p1)×Keq \\al(2,p2)×Kp3。
(2)由于lg Kp=-eq \f(ΔH,2.303R)×eq \f(1,T)+C,反应Ⅰ、Ⅱ的反应热ΔH均是正值,则其在题图1所示直线中为a、b,直线c是ΔH为负值的反应Ⅲ,又因为ΔH1>ΔH2,其线“更陡”,故反应Ⅰ对应的直线为a。
(3)根据题意,设达到平衡时反应Ⅰ中CH3OH转化了a ml,反应Ⅱ中HCOOH转化了b ml,反应Ⅲ中生成c ml HCOOCH3,则有:
CH3OH(g)+CO2(g)HCOOH(g)+HCHO(g)
eq \(\s\up7(起始/),\s\d5(ml)) 2 1 0 0
eq \(\s\up7(转化/),\s\d5(ml)) a a a a
eq \(\s\up7(平衡/),\s\d5(ml)) 2-a 1-a a a
HCOOH(g)+CH3OH(g)HCOOCH3(g)+H2O(g)
eq \(\s\up7(起始/),\s\d5(ml)) a 2-a 0 0
eq \(\s\up7(转化/),\s\d5(ml)) b b b b
eq \(\s\up7(平衡/),\s\d5(ml)) a-b 2-a-b b b
2HCHO(g)HCOOCH3(g)
起始/ml a b
转化/ml 2c c
平衡/ml a-2c b+c
有(a-2c)ml=0.1 ml,(b+c)ml=0.95 ml,(a-b)ml=0.2 ml,联立解得a=0.8,b=0.6,c=0.35。①CH3OH(g)的平衡转化率为eq \f(a+bml,2 ml)×100%=70%。②260 ℃时,反应Ⅱ的平衡常数K=eq \f(cHCOOCH3·cH2O,cHCOOH·cCH3OH)=eq \f(\f(0.95,V)×\f(0.6,V),\f(0.2,V)×\f(0.6,V))=4.75。③当温度高于260 ℃时,反应Ⅰ正向吸热,CH3OH(g)的转化率随温度的升高而增大;升高温度,反应Ⅲ逆向移动的程度大于反应Ⅱ正向移动的程度,故HCOOCH3(g)的产率随温度的升高而下降。
(4)①根据题图2所示,CH3OH(g)和CO2(g)合成HCOOCH3(g)反应方程式为2CH3OH(g)+CO2(g)HCOOCH3(g)+HCHO(g)+H2O(g),当HCOOCH3(g)的产率为80%时,eq \f(nCO2,nCH3OH)=eq \f(1,3)的混合气体中CO2(g)的体积占比为eq \f(1,4),HCOOCH3(g)与CO2(g)化学计量数之比为1∶1,其生成速率v(HCOOCH3)=10 L·h-1×80%×eq \f(1,4)=2 L·h-1。②根据题图2所示,H原子在反应Ⅲ中起到促进作用,若向反应体系中通入适量H2,可大大提高总反应速率。
项目
甲
乙
丙
起始物
质的量
n(SO2)/ml
0.4
0.8
0.8
n(O2)/ml
0.24
0.24
0.48
SO2的平衡转化率/%
80
α1
α2
时间/s
20
30
40
n(M)/ml
1.0
0.8
n(P)/ml
0.6
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
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