Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景，可用等作為催化劑，采用如下反應(yīng)來合成甲醇：

(1)下表是有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，計(jì)算表中的a=__________。

化學(xué)鍵
鍵能	436	462.8	a	1075	351

(2)將的混合氣體，勻速通過裝有催化劑的反應(yīng)器反應(yīng)(如圖甲)，反應(yīng)器溫度變化與從反應(yīng)器排出氣體中的體積分?jǐn)?shù)φ關(guān)系如圖乙，φ(CH3OH)變化的原因是__________。

(3)某學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)，在的恒容密閉容器內(nèi)充入和，加入合適催化劑后在某溫度下開始反應(yīng)，并用壓力計(jì)監(jiān)測容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如表：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25
壓強(qiáng)/MPa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

從反應(yīng)開始到時(shí)，的平均反應(yīng)速率為______，該溫度下的平衡常數(shù)為______。

(4)另將和加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)。平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)(%)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示(虛線框表示沒有測定該條件下的數(shù)據(jù))。

由大到小的關(guān)系是__________，判斷理由是__________。

Answer 1

【答案】413.4 溫度低于時(shí)未達(dá)平衡，溫度升高、反應(yīng)速率加快，的體積分?jǐn)?shù)增大；高于時(shí)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，的體積分?jǐn)?shù)減小 壓強(qiáng)越大，的體積分?jǐn)?shù)越小，對應(yīng)的的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則

【解析】

(1)已知，由于H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計(jì)算解答；

(2)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對該反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響分析；

(3)根據(jù)表格分析判斷平衡狀態(tài)，結(jié)合相同條件下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，列“三段式”進(jìn)行計(jì)算；

(4)根據(jù)反應(yīng)在溫度和壓強(qiáng)的影響下平衡移動(dòng)的方向使的體積分?jǐn)?shù)(%)變化分析判斷。

(1)已知，由于H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=(2×436+1075)-(3a+462.8+351)=-107，解得a=413.4；

(2)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，φ(CH3OH)變化的原因是：溫度低于時(shí)未達(dá)平衡，溫度升高、反應(yīng)速率加快，的體積分?jǐn)?shù)增大；高于時(shí)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，的體積分?jǐn)?shù)減��；

(3)根據(jù)表格分析反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，初始體系壓強(qiáng)為12.6MPa，平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)為8.4 MPa，設(shè)平衡時(shí)CO物質(zhì)的量變化量為x，列“三段式”：

結(jié)合相同條件下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則，解得x=0.5mol，則v(CO)===0.0125mol/(Lmin)，平衡常數(shù)K=；

(4)根據(jù)反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，平衡正向移動(dòng)，的體積分?jǐn)?shù)越小，根據(jù)圖像，對應(yīng)的的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，說明該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則。