Question

【題目】C1化學(xué)又稱一碳化學(xué),研究以含有一個(gè)碳原子的物質(zhì)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的有機(jī)化學(xué)及工藝，因其在材料科學(xué)和開發(fā)清沽燃料方面的重要作用已發(fā)展成為一門學(xué)科。燃煤廢氣中的CO、CO2均能轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)化工原料、清潔能源甲醇：

①3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g) + H2O(l) △H1

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2

Ⅰ．已知：18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44KJ的熱量。

化學(xué)鍵	C-H	C-O	C=O	H-H	O-H
鍵能/KJ/mol	412	351	745	436	462

則△H1_____________________

Ⅱ．一定條件下，在恒容的密閉容器中投入1molCO 和2mol H2，反應(yīng)②在催化劑作用下充分反應(yīng)，CH3OH在平衡混合氣中的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖l所示：

（1）圖中壓強(qiáng)的相對(duì)大小是P1______P2（填“>”“<”或“=”），判斷的理由是________

（2）A、B、C三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小K(A)______K(B)_____ K(C)（填“>”“<”或“=”) ，計(jì)算C點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù)）

（3）300℃，P2條件下，處于E點(diǎn)時(shí)V正________V逆（填“>”“<”或“=”）

（4）某溫度下，不能說明該反應(yīng)己經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。

a．容器內(nèi)的密度不再變化

b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l

c．容器內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)不再變化

d. 容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

e．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化

（5）反應(yīng)開始至在C點(diǎn)達(dá)平衡，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化曲線如圖2所示，保持溫度不變，t1時(shí)改變條件為_________，此時(shí)平衡_______。（填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”“不移動(dòng)” )

Ⅲ.工業(yè)上可通過甲醛羰基化法制取甲酸甲酯，25℃時(shí)，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)，部分研究如下圖所示：

①根據(jù)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響并綜合考慮生產(chǎn)成本因素的是_____（填下列序號(hào)字母）

a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pac. 5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，采用的溫度是80℃，其理由是_______

Answer 1

【答案】 -219KJ/mol > 由圖像可知，當(dāng)溫度不變時(shí)，P1條件下達(dá)平衡CH3OH的體積分?jǐn)?shù)最大，反應(yīng)②正向?yàn)闅怏w體積減小的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，加壓平衡正向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大。 > = 27/P22 > ab 通H2保持H2濃度不變，將容器體積變?yōu)樵瓉淼膬杀?/span> 平衡不移動(dòng) b 低于80，反應(yīng)速率較小；高于80，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小，而反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化率降低

【解析】Ⅰ．反應(yīng)熱＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和，又因?yàn)?/span>18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44kJ的熱量，則△H1＝（3×436+2×745－3×412－351－462－2×462-44）kJ/mol＝－219kJ/mol。

Ⅱ．（1）由圖像可知，當(dāng)溫度不變時(shí)，P1條件下達(dá)平衡CH3OH的體積分?jǐn)?shù)最大，反應(yīng)②正向?yàn)闅怏w體積減小的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，加壓平衡正向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大，所以P1＞P2。（2）根據(jù)圖像可知升高溫度甲醇含量降低，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。A點(diǎn)溫度低于B點(diǎn)，B和C點(diǎn)溫度相同，因此正反應(yīng)A、B、C三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小K(A)＞K(B)＝K(C)。C點(diǎn)甲醇含量為0.5，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量（mol） 1 2 0

轉(zhuǎn)化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1-x 2-2x x

則，解得x＝0.75，所以C點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=。（3）300℃，P2條件下，E點(diǎn)要達(dá)到平衡狀態(tài)甲醇的含量升高，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則處于E點(diǎn)時(shí)V正＞V逆；（4）a．密度是混合氣體的質(zhì)量和容積的比值，在反應(yīng)過程中二者均不變，所以容器內(nèi)的密度不再變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定處于平衡狀態(tài)，b錯(cuò)誤；c．容器內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，c正確；d. 混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。d正確；e．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。e正確，答案選ab；（5）根據(jù)圖像可知?dú)錃鉂舛炔蛔�，而其余物質(zhì)的濃度變?yōu)樵瓉淼?/2，所以保持溫度不變，t1時(shí)改變條件為通H2保持H2濃度不變，將容器體積變?yōu)樵瓉淼膬杀�，此時(shí)濃度熵仍然等于平衡常數(shù)，因此平衡不移動(dòng)；

Ⅲ.①根據(jù)圖像可知 4.0×106Pa時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，而增大壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率變化不大，但會(huì)增加生產(chǎn)成本，所以答案選b；②低于80，反應(yīng)速率較��；高于80，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小，而反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化率降低，因此制取甲酸甲酯的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，采用的溫度是80℃。