Question

【題目】甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下：

①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H2

③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H3

回答下列問題：

（1）已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

由此計算△H1=kJ.mol-1，

已知：△H2=-58kJ.mol-1，則△H3=kJ.mol-1

(2)反應(yīng)①的化學平衡常數(shù)K的表達式為_____________；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為____________(填曲線標記字母)，其判斷理由是____________。

(3)合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(a)與溫度和壓強的關(guān)系如圖2所示。a(CO)值隨溫度升高而_____________(填“增大”或“減小”)，其原因是_____________。圖2中的壓強由大到小為___________，其判斷理由是____________。

Answer 1

【答案】

(1)—99；＋41

(2)；a；反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小；

(3)減小；升高溫度時，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動，又產(chǎn)生CO的量增大；總結(jié)果，隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低；P3＞P2＞P1；相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高。

【解析】

試題分析：(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=1076 kJ．mol-1 + 2 × 436 kJ．mol-1-(3 × 413 + 343 + 465) kJ．mol-1 = -99 kJ．mol-1；根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)②-反應(yīng)①=反應(yīng)③，故△H3=△H2-△H1=-58kJ．mol-1-(-99kJ．mol-1)=+41kJ．mol-1，故答案為：-99；+41；

(2)反應(yīng)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)表達式K=；反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，曲線a正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系，故答案為：；a；反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)隨溫度升高而減�。�

(3)由圖可知，壓強一定時，隨溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結(jié)果，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減��；相同溫度下，反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故增大壓強有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，故壓強：P1＞P2＞P3，故答案為：減小；反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結(jié)果，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減��；P1＞P2＞P3；相同溫度下，反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故增大壓強有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高。