利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在2L密闭容器中充入物质的量之比为1:2的CO和H2,在催化剂作用下充分反应,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应的△H<0,且p1<p2<p3
B.在C点时,H2转化率为75%
C.反应速率:ν逆(状态A)>ν逆(状态B)
D.在恒温恒压条件下,向该密闭容器中再充入1molCH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数增大
B
【解析】
试题分析:A.升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,说明正反应为放热反应,△H<0,该反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,可以提高CH3OH的体积分数,则p2<p1,A项错误;
B.设起始时CO的物质的量为1mol,则H2的物质的量为2mol。在C点,假设反应的CO的物质的量为x
平衡时总的物质的量为:(1-x)+(2-2x)+x=3-2x。甲醇的体积分数为50%,则×100%=50%,解得x=0.75,因此CO转化率为75%,B项正确;
C.温度越高,反应速率越快,B的反应温度高,反应速率:ν逆(状态A)<ν逆(状态B),C项错误;
D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,根据等效平衡的建立条件,达平衡时CH3OH的体积分数相同,D项错误;
答案选B。
影响化学反应速率的因素:
1.内因:参加反应的物质的结构及性质。
2.外因:主要是指浓度、温度、压强和催化剂,另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。在一定温度下,同体、纯液体的浓度视为定值,如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中,C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小,即不冈其量的增减而影响反应速率,但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度:其他条件相同时,升高温度,可以加快反应速率,实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
经验公式为
(3)压强:对于气体反应,当温度不变时,增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系,压强改变时有以下几种情况:
(4)催化剂:催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应,使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素:增大同体的表面积(如将块状改为粉末状),可增大反应速率;光照一般也可增大某些反应的速率;形成原电池可以加快反应速率;此外,超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3.外因对化学反应速率影响的微观解释
登录并加入会员可无限制查看知识点解析
下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是( )
编号 | 金属(粉末状) | 物质的量(mol) | 酸的浓度及体积 | 反应温度(℃) |
A | Al | 0.1 | 2mol.L-1盐酸10mL | 60 |
B | Fe | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 50 |
C | Mg | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 60 |
D | Mg | 0.1 | 1mol.L-1硫酸10mL | 60 |
A.A B.B C.C D.D