Question

【題目】Ⅰ.CO2催化加氫制甲醇是極具前景的資源化研究領(lǐng)域，主要反應(yīng)有：

i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ·mol-1

ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1

iii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3

（1）ΔH3=___kJ·mol-1。

（2）已知反應(yīng)i的速率方程為v正=k正x(CO2)·x3(H2)，v逆=k逆·x(CH3OH)·x(H2O)，k正、k逆均為速率常數(shù)且只與溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx=___(以k正、k逆表示)。

（3）5MPa時(shí)，往某密閉容器中按投料比n(H2)：n(CO2)=3：1充入H2和CO2。反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。

①圖中Y代表___(填化學(xué)式)。

②250℃時(shí)反應(yīng)ii的Kx___1(填“＞”、“＜”或“=”)

③下列措施中，一定無(wú)法提高甲醇產(chǎn)率的是___。

A.加入適量CO B.使用催化劑

C.循環(huán)利用原料氣 D.升高溫度

（4）在10MPa下將H2、CO按一定比例投料，平衡狀態(tài)時(shí)各組分的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖所示。曲線b代表的物質(zhì)為____(填化學(xué)式)。溫度為700K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=___(MPa)-2(結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)。

Ⅱ.在恒容容器中，使用某種催化劑對(duì)反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH<0

進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。改變投料比[n(SO2)：n(NO2)]進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)(各次實(shí)驗(yàn)的溫度可能相同，也可能不同)，測(cè)定SO2的平衡轉(zhuǎn)化率[α(SO2)]實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

已知：KR=16，KZ=。

（5）如果要將圖中R點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>X點(diǎn)的平衡狀態(tài)。應(yīng)采取的措施是___。

（6）通過(guò)計(jì)算確定圖中R、X、Y、Z四點(diǎn)中溫度相等的點(diǎn)是__。

Answer 1

【答案】－90.6 CH3OH < B、D H2 升高溫度 X和Z

【解析】

Ⅰ.（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算ΔH3；

（2）Kx=，根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正= v逆計(jì)算物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx；

（3）升高溫度，反應(yīng)i逆向移動(dòng)、反應(yīng)ii正向移動(dòng)、反應(yīng)iii逆向移動(dòng)；

（4）升高溫度，反應(yīng)iii逆向移動(dòng)，H2、CO按2:1的比例增大，CH3OH的物質(zhì)的量減��；

Ⅱ. （5）圖中R點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>X點(diǎn)的平衡狀態(tài)，α(SO2)減小，平衡逆向移動(dòng)；

（6）平衡常數(shù)相同，溫度相同；

Ⅰ.（1）i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ·mol-1

ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律 i- ii得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3= -49.4kJ·mol-1 -41.2kJ·mol-1=－90.6 kJ·mol-1；

（2）Kx=，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正= v逆，即k正x(CO2)·x3(H2) =k逆·x(CH3OH)·x(H2O)，= ，所以Kx =；

（3）①升高溫度，反應(yīng)i逆向移動(dòng)、反應(yīng)iii逆向移動(dòng)所以甲醇的含量明顯減��；反應(yīng)ii正向移動(dòng)，CO含量增大，水的含量變化小于甲醇，故圖中Y代表CH3OH、X代表CO、Z代表H2O；

②250℃時(shí)反應(yīng)ii的Kx=，根據(jù)圖示CO 、H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小于CO2 、H2，所以Kx<1；

③A.加入適量CO ，反應(yīng)iii正向移動(dòng)，能提高甲醇的產(chǎn)率，故不選A；

B.使用催化劑，平衡不移動(dòng)，一定不能提高甲醇的產(chǎn)率，故選B；

C.循環(huán)利用原料氣，提高原料利用率，能提高甲醇的產(chǎn)率，故不選C；

D.升高溫度，反應(yīng)i、反應(yīng)iii均逆向移動(dòng)，一定不能提高甲醇的產(chǎn)率，故選D；

（4）升高溫度，反應(yīng)iii逆向移動(dòng)，H2、CO按2:1的比例增大，CH3OH的物質(zhì)的量減小，故圖中a代表CH3OH、c代表CO、b代表H2；

溫度為700K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP= (MPa)-2；

Ⅱ. （5）圖中R點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>X點(diǎn)的平衡狀態(tài)，α(SO2)減小，平衡逆向移動(dòng)，所以改變的條件可以是升高溫度；

（6）X點(diǎn)：

KX=；

Y點(diǎn)：

Ky=；

KR=16，KZ=l；

所以圖中R、X、Y、Z四點(diǎn)中溫度相等的點(diǎn)是X、Z。