Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

（1）已知反應(yīng)CO（g）+2H2(g） CH3OH(g)H=-99kJ.mol-1中的相關(guān)化學鍵鍵能如下：

則x=__________________。

（2）在一容積可變的密閉容器中，1molCO與2molH2發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H2(g） CH3OH(g) H1<0，CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與壓強的關(guān)系如圖所示。

①a、b兩點的反應(yīng)速率：v(a)______v(b）（填“>”、“<”、“=”）

②T1______T2 （填“>”、“<”、“=”），原因是_________________________。

③在c點條件下，下列敘述能說明上述反應(yīng)能達到化學平衡狀態(tài)的是________（填代號）

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b.CH3OH的體積分數(shù)不再改變

c.混合氣體的密度不再改變

d.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和保持不變

④計算圖中a點的平衡常數(shù)KP=______（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

Answer 1

【答案】1076 ＜ ＜ 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故Tl＜T2 bc 16/MPa2

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；

(2)①壓強越大，反應(yīng)速率越快；②壓強相同時，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率高，所以平衡正向移動，而正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，結(jié)合溫度對平衡的影響分析判斷；③根據(jù)化學平衡時正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)含量不再改變分析判斷；④結(jié)合三段式列式計算平衡物質(zhì)的物質(zhì)的量，用平衡分壓代替平衡濃度計算。

(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，則△H=2×436 kJ/mol +x kJ/mol -343 kJ/mol -413 kJ/mol×3-465 kJ/mol =-99 kJ/mol，解得x=1076，故答案為：1076；

(2)①壓強越大，反應(yīng)速率越快，所以a、b兩點的反應(yīng)速率：v(a)＜v(b)，故答案為：＜；

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1<0，是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故Tl＜T2；故答案為：＜；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故Tl＜T2；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，均表示正反應(yīng)速率，不能說明正、逆反應(yīng)速率相等，不能說明達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；b．CH3OH的體積分數(shù)隨著反應(yīng)的進行增大，CH3OH的體積分數(shù)不再改變，說明達到平衡狀態(tài)，故b正確；c．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器可變，則混合氣體的體積減小，密度增大，當混合氣體的密度不再改變時，達到平衡狀態(tài)，故c正確；d．根據(jù)C守恒，CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和始終保持不變，不能說明化學平衡，故d錯誤；故答案為：bc；

④a點的一氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%，總壓為0.5MPa，

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

起始量(mol)1 2 0

變化量(mol) x 2x x

平衡量(mol)1-x 2-2x x

而一氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%，所以x=0.5mol，混合氣體的總物質(zhì)的量=1mol+2mol-2x=3mol-2×0.5mol=2mol，Kp==16/MPa2，故答案為：16/MPa2。