Question

【題目】為應對石油短缺，一碳化學研究備受關注。一碳化學是指以分子中只含一個碳原子的化合物如甲醇、一氧化碳等為原料，制造產品的化學體系的總稱。

(1)CH3OH(g)和NH3(g)在一定條件下反應可制得甲胺CH3NH2(g)。

①已知該反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：

共價鍵	C—O	N—H	C—N	C—H
E／(kJ／mol)	a	b	c	d

則H—O鍵的鍵能為_________________kJ／mol(用含有字母的代數式表示)

②在某恒容密閉容器中進行該反應，其他條件不變的情況下，分別測得起始時CH3OH(g)的物質的量和溫度對平衡時CH3NH2(g)的體積分數的影響，如圖所示：(圖中T1、T2表示溫度)

則T1_________T2(填“＞”、“＜”或“=”)；____________(填“a”、“b”或“c”)點對應的平衡狀態(tài)中反應物NH3(g)的轉化率最大。b、d兩點的平衡常數大小關系為Kb________Kd(填“＞”、“＜”或“=”)。

(2)甲醇在工業(yè)上可利用水煤氣來合成：。將1mol CO和2mol H2通入密閉容器中進行反應，在一定溫度和壓強下達到平衡時甲醇的體積分數 (CH3OH)變化趨勢如圖所示：

圖中Y軸表示的外界條件為________________，判斷的理由是______________________。

已知v(正)=k(正)·p(CO)·p(H2)2，v(逆)=k(逆)·p(CH3OH)，其中k(正)、k(逆)分別為正、逆反應速率常數，p為各組分的分壓。在M點所處的溫度(T3℃)和壓強(p0kPa)下，反應在20分鐘達到平衡時 (CH3OH)=10％，該溫度下反應的平常數KP=____________kPa－2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。若在15分鐘時，此時______________(計算結果保留兩位小數)

Answer 1

【答案】12+a+b－c ＞ c ＞ 溫度 反應為放熱反應，升高溫度，可使平衡向逆反應方向移動，使(CH3OH)減小 3.03

【解析】

反應放出的熱量=成鍵釋放的能量-斷鍵吸收的能量；根據圖象可知，隨起始時CH3OH(g)的物質的量的增加，平衡時CH3NH2(g)的體積分數先增加后減小，平衡常數僅與溫度有關；反應為放熱反應、氣體分子數減小的反應。

(1) ①根據反應斷裂了碳氧鍵、氮氫鍵，形成了碳氮鍵和氧氫鍵，設H—O鍵的鍵能為x，斷鍵吸收的能量為(a+b) kJ／mol，成鍵釋放的能量為（c+x）kJ／mol，則，解得x=12+a+b－c。

②當起始時CH3OH(g)的物質的量相同時，T1溫度下平衡時CH3NH2(g)的體積分數小于T2溫度下平衡時CH3NH2(g)的體積分數，因該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，故T1＞T2；起始時CH3OH(g)的物質的量越大，平衡正移，NH3(g)的轉化率越大，則c點NH3(g)的轉化率最大；平衡常數僅與溫度有關，因反應為放熱反應，溫度越大，平衡常數越小，故b的平衡常數大于d點的。

(2)該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆移，平衡時甲醇的體積分數減小，故Y軸表示的外界條件為溫度；相同條件下，氣體的體積分數等于氣體的物質的量分數，設平衡時甲醇的物質的量為x，則反應生成甲醇為xmol，消耗CO x mol，消耗H22xmol，平衡時CO為（1-x）mol，H2為（2-2x）mol， ，解得x=0.25mol，CO平衡分壓=，H2平衡分壓=，甲醇平衡分壓=，則KP=kPa－2；因為v(正)=k(正)·p(CO)·p(H2)2，v(逆)=k(逆)·p(CH3OH)，當v(正)= v(逆)時，，則在15分鐘時，

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