Question

【題目】工業(yè)上可通過(guò)煤的液化合成甲醇，主反應(yīng)為：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(1) △H=xkJ/mol

(1)己知常溫下CH3OH(1)、H2和CO的燃燒熱分別為726.5kJ/mol、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol，則x=___________；為提高合成甲醇反應(yīng)的選擇性，關(guān)鍵因素是___________。

(2)TK下，在容積為1.00L的某密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0，相關(guān)數(shù)據(jù)如圖。

①該反應(yīng)0~10min的平均速率υ(H2)___________mol/(L·min)；M和N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率較大的是___________(填“υ逆(M)”、“υ逆(N)”或“不能確定”)。

②10min時(shí)容器內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù)為___________。

③對(duì)于氣相反應(yīng)，常用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(PB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)表示平衡常數(shù)(以Kp表示)，其中PB=P總×B的體積分?jǐn)?shù)。若在TK下平衡氣體總壓強(qiáng)為xMPa，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___________(寫(xiě)出表達(dá)式，不必化簡(jiǎn))。實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的lnKp(化學(xué)平衡常數(shù)Kp的自然對(duì)數(shù))如圖，請(qǐng)分析lnKp隨T呈現(xiàn)上述變化趨勢(shì)的原因______________________。

Answer 1

【答案】－127.5 催化劑 0.12 不能確定 22.22% 該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減小。

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算x值；根據(jù)催化劑具有選擇性分析；(2) ①根據(jù) 計(jì)算；N未平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行， M點(diǎn)為平衡后反應(yīng)正向移動(dòng)的點(diǎn)，增大壓強(qiáng)、減少生成物濃度都能使平衡正向移動(dòng)； ②10min時(shí)容器內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù)為 ；③根據(jù)Kp=P(CH3OH)/[P(CO)·P2(H2)] 計(jì)算；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高平衡逆向移動(dòng)。

(1)CO(g)燃燒的熱化學(xué)方程式為CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH=—283.0 kJ/mol ①； CH3OH(l) 燃燒的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l) +3/2 O2(g)= CO2(g)++ 2H2O(l) ΔH= —726.5 kJ/mol ②；H2(g)燃燒的熱化學(xué)方程式為H2 (g)+1/2 O2(g)= H2O(l) ΔH=—285.5kJ/mol③；①+③-②可得：CO(g)+2H2(g) CH3OH(1) ΔH=－127.5 kJ/mol；催化劑具有選擇性，為提高合成甲醇反應(yīng)的選擇性，關(guān)鍵因素是選擇合適的催化劑；

(2) ①該反應(yīng)0~10min的平均速率υ(H2)=0.12 mol/(L·min)； N點(diǎn)未平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，υ逆(N)小于平衡時(shí)的逆反應(yīng)速率，M點(diǎn)為平衡后反應(yīng)正向移動(dòng)的點(diǎn)，若增大壓強(qiáng)使平衡正向移動(dòng)，則υ逆(M)大于平衡時(shí)的逆反應(yīng)速率，若減少生成物濃度使平衡正向移動(dòng)，則υ逆(M)小于平衡時(shí)的逆反應(yīng)速率；所以不能確定M和N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率大小；②10min時(shí)容器內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù)為22.22%； = ；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減小。