Question

【題目】CO和H2被稱為合成氣，用合成氣可以合成乙酸。回答下列問題：

(1)已知CO、H2、CH3COOH的燃燒熱ΔH分別為-283.0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-1255.0kJ/mol，則用合成氣合成CH3COOH(l)的可逆過程的熱化學反應方程式為___________________________________________；

(2)在密閉容器中發(fā)生合成乙酸的反應，下列可以提高CH3COOH產率的措施有________。

A．恒溫恒容，通入少量氦氣 B.及時分離出產物乙酸

C．加入高效催化劑 D．壓縮容器體積

(3)在150℃時，2L的密閉容器中發(fā)生反應：

2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(g) ΔH>0，起始通入4molH2和4molCO，CH3COOH蒸汽的濃度數(shù)據(jù)隨時間變化如下表所示：

時刻/min	0	2	4	6	8
c(CH3COOH)/mol/L	0	0.3	0.5	0.6	0.6

①0~2min內用CO表示該反應的速率為_________________，隨著反應的進行速率逐漸減慢的可能原因是____________________________________________________；

②150℃時該反應的平衡常數(shù)的數(shù)值約為_________；（計算結果保留一位小數(shù)）

③平衡后再通入1molH2，則CH3COOH(g)的體積分數(shù)________，若再次通入1molH2和1molCO，則CH3COOH(g)的體積分數(shù)_________。（填“增大”“減小”或者“不變”）

(4)一定溫度下，容積恒為1L的兩個密閉容器之中進行如下實驗：

實驗編號	起始投料
①	2molH2和2molCO
②	1molCH3COOH(g)

則實驗①中H2和實驗②中CH3COOH的轉化率隨時間變化圖示如下：

則a+b=_______，達到平衡的時間大小關系為t1__________t2。（填“>”“<”“不確定”）

Answer 1

【答案】2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol BD 0.3mol/(L·min) 隨著反應的進行反應物濃度降低 1.5 減小 增大 100% 不確定

【解析】

（1）先寫出燃燒熱的熱化學方程式，然后根據(jù)蓋斯定律進行計算；

（2）根據(jù)外界條件對平衡移動的規(guī)律進行分析；

（3）①根據(jù)v=進行計算；

②根據(jù)平衡常數(shù)進行計算；

③只增大一種反應物，平衡正向移動，n(CH3COOH)的增大幅度小于n(總)的增大幅度，故減��；H2和CO同等程度的增大濃度，相當于加壓，是平衡正向移動；

（4）一定溫度下，容積為1L的兩個密閉容器之中分別通入2molH2和2molCO、1molCH3COOH(g)，分別從正逆兩個方向建立平衡，最終二者達到等效平衡狀態(tài)，正逆兩個方向的反應物轉化率之和為100%；由于兩個反應分別從兩個方向開始、反應物濃度不同、體系壓強也不同，其變量較多，據(jù)此分析。

（1）根據(jù)反應熱信息得：

①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=－283.0×2kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=－285.8×2kJ/mol；

③CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－1255.0kJ/mol；

①式+②式－③式即可得目標方程式：

2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol；

故答案為：2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol；

（2）A．恒溫恒容通入惰性氣體，不影響速率也不影響平衡，A錯誤；

B．及時分離出產物乙酸，可以降低生成物的濃度，使平衡正向移動，CH3COOH的產率增大，B正確；

C．外加催化劑只影響速率不影響平衡，C錯誤；

D．壓縮體積，平衡向氣體分子數(shù)減小方向移動，CH3COOH的產率增大，D正確；

故選BD；

（3）①0~2min內用CO表示反應速率=，隨著反應的進行反應物濃度減小，速率逐漸減��；

②化學平衡常數(shù)是平衡時生成物濃度冪的乘積與反應物濃度冪的乘積的比值，故此溫度下平衡常數(shù)；

③只增大一種反應物，平衡正向移動，n(CH3COOH)的增大幅度小于n(總)的增大幅度，故減��；H2和CO同等程度的增大濃度，相當于加壓，是平衡正向移動，故CH3COOH體積分數(shù)增大；

故答案為：0.3mol/(L·min)；隨著反應的進行反應物濃度降低 ；1.5；減小 ；增大；

（4）一定溫度下，容積為1L的兩個密閉容器之中分別通入2molH2和2molCO、1molCH3COOH(g)，分別從正逆兩個方向建立平衡，最終二者達到等效平衡狀態(tài)，正逆兩個方向的反應物轉化率之和為100%；由于兩個反應分別從兩個方向開始、反應物濃度不同、體系壓強也不同，其變量較多，故反應速率不知哪個反應快，故達到平衡的時間不確定。

故答案為：100% ；不確定。