Question

【題目】甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應如下：

①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H2

③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H3

回答下列問題：

（1）已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下：

由此計算△H1=kJ.mol-1，

已知：△H2=-58kJ.mol-1，則△H3=kJ.mol-1

(2)反應①的化學平衡常數K的表達式為_____________；圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為____________(填曲線標記字母)，其判斷理由是____________。

(3)合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時體系中的CO平衡轉化率(a)與溫度和壓強的關系如圖2所示。a(CO)值隨溫度升高而_____________(填“增大”或“減小”)，其原因是_____________。圖2中的壓強由大到小為___________，其判斷理由是____________。

Answer 1

【答案】

(1)—99；＋41

(2)；a；反應①為放熱反應，平衡常數應隨溫度升高變小；

(3)減小；升高溫度時，反應①為放熱反應，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又產生CO的量增大；總結果，隨溫度升高，使CO的轉化率降低；P3＞P2＞P1；相同溫度下，由于反應①為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高。

【解析】

試題分析：(1)反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=1076 kJ．mol-1 + 2 × 436 kJ．mol-1-(3 × 413 + 343 + 465) kJ．mol-1 = -99 kJ．mol-1；根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H3=△H2-△H1=-58kJ．mol-1-(-99kJ．mol-1)=+41kJ．mol-1，故答案為：-99；+41；

(2)反應①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數表達式K=；反應①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，曲線a正確反映平衡常數K隨溫度變化關系，故答案為：；a；反應①正反應為放熱反應，平衡常數隨溫度升高而減��；

(3)由圖可知，壓強一定時，隨溫度的升高，CO的轉化率減小，反應①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結果，隨溫度升高，CO的轉化率減�。幌嗤瑴囟认�，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①正反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故增大壓強有利于CO的轉化率升高，故壓強：P1＞P2＞P3，故答案為：減��；反應①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結果，隨溫度升高，CO的轉化率減��；P1＞P2＞P3；相同溫度下，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①正反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故增大壓強有利于CO的轉化率升高。