Question

【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義．
（1）用CO可以合成甲醇．已知：
①CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣764.5 kJmol﹣1
②CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0 kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8 kJmol﹣1
則CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=kJmol﹣1
下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是（填寫(xiě)序號(hào)）．
a．使用高效催化劑 b．降低反應(yīng)溫度
c．增大體系壓強(qiáng) d．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)
（2）在一定壓強(qiáng)下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2 ， 在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．

①p1p2（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=；
③100℃時(shí)，達(dá)到平衡后，保持壓強(qiáng)P1不變的情況下，向容器中通入CO、H2號(hào) CH3OH各0.5amol，則平衡（填“向右”、“向左”或“不”移動(dòng)）
④在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH2 ， 達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）在容積均為1L的密閉容器（a、b、c、d、e）中，分別充入1molCO和2molH2等量混合氣體，在不同的溫度下（溫度分別為T1、T2、T3、T4、T5），經(jīng)相同的時(shí)間，在t時(shí)刻，測(cè)得容器甲醇的體積分?jǐn)?shù)如圖所示．在T1﹣T2及T4﹣T5兩個(gè)溫度區(qū)間，容器內(nèi)甲醇的體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)如圖2所示，其原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣90.1；a、c
（2）小于；；向左；增大
（3）T1﹣T2區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而提高．T3﹣T4區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)減少
【解析】解：（1）①CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣764.5kJmol﹣1②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H=﹣283.0kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣285.8kJmol﹣1 ，
依據(jù)蓋斯定律②+③×2﹣①得：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H，則△H=△H2+2△H3﹣△H1=﹣90.1KJ/mol；
反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是，
a．使用高效催化劑，降低反應(yīng)的活化能，可以加快反應(yīng)速率，故a正確；
b．降低反應(yīng)溫度減慢反應(yīng)速率，故b錯(cuò)誤；
c．增大體系壓強(qiáng)反應(yīng)速率增大，故c正確；
d．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)，生成物難度減小，反應(yīng)速率減小，故d錯(cuò)誤；
故選ac，
所以答案是：﹣90.1； a、c；（2）①由圖1可知，溫度相同時(shí)，在壓強(qiáng)為P2時(shí)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率高，由反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）可知壓強(qiáng)越大，
越有利于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，故壓強(qiáng)P1＜P2 ，
所以答案是：小于；
②由于平衡常數(shù)與壓強(qiáng)沒(méi)有關(guān)系，所以根據(jù)圖像可知，在100℃P1時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率是0.5，則

	CO（g）+	2H2（g）	=	CH3OH（g）
起始濃度（mol/L）				0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）
平衡濃度（mol/L）

所以平衡常數(shù)K= = ，
所以答案是： ；③在其它條件不變的情況下，向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol，等效減小氫氣的濃度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，
所以答案是：向左；④在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH2 ， 相當(dāng)于壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，
所以答案是：增大；（3）反應(yīng)進(jìn)行到t時(shí)刻時(shí)，a、b沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，c、d、e達(dá)到平衡狀態(tài)，故T1﹣T2區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而提高．T3﹣T4區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)減少，
所以答案是：T1﹣T2區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而提高．T3﹣T4區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)減少；
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)熱和焓變的相關(guān)知識(shí)，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱，以及對(duì)化學(xué)平衡的計(jì)算的理解，了解反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．