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)生的主要反應如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3

回答下列問題：

（1）已知反應①中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學鍵	H—H	C—O		H—O	C—H
E/(kJ·mol－1)	436	343	1 076	465	413

由此計算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，則ΔH3＝________kJ·mol－1。

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

圖1

圖2

（3）合成氣組成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60時，體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關(guān)系如圖2所示。α(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】－99 ＋41 答案見解析 a 反應①為放熱反應，升高溫度使其平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)K應減小 減小 由圖2可知，壓強恒定時，隨著溫度的升高，α(CO)減小 p3＞p2＞p1 溫度恒定時，反應①為氣體分子數(shù)減小的反應，加壓使平衡向正反應方向移動，α(CO)增大，而反應③為氣體分子數(shù)不變的反應，加壓對其平衡無影響，故增大壓強時，有利于α(CO)增大

【解析】

(1)根據(jù)反應①，ΔH1＝[E(C≡O)＋2E(H—H)]－[3E(C—H)＋E(C—O)＋E(H—O)]＝[1076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1]－[3×413 kJ·mol－1＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1]＝ －99 kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律，②－①可得反應③，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－58 kJ·mol－1－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。

正確答案：－99；＋41。

（2）根據(jù)化學平衡常數(shù)的概念可寫出反應①K的表達式K=；由第一小題計算

可知反應①是放熱反應，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數(shù)K減小，因此曲線a符合。

正確答案：K=；a 。

（3）由圖2可知，壓強不變時，隨著溫度的升高，α(CO)減��；反應③為氣體分子數(shù)不變

的反應，加壓對其平衡無影響；反應①為氣體分子數(shù)減小的反應，加壓α(CO)增大；由圖2可知，固定溫度(如530 K)時，p1→p2→p3，α(CO)增大，因此綜合分析可知p3＞p2＞p1。

正確答案：減小；由圖2可知，壓強恒定時，隨著溫度的升高，α(CO)減�。� p3＞p2＞p1； 溫度恒定時，反應①為氣體分子數(shù)減小的反應，加壓使平衡向正反應方向移動，α(CO)增大，而反應③為氣體分子數(shù)不變的反應，加壓對其平衡無影響，故增大壓強時，有利于α(CO)增大。