Question

【題目】甲醇是一種基礎(chǔ)化工原料，可以用多種方法合成。

(1)用CO2生產(chǎn)甲醇。

已知：①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(l)△H=﹣akJmol﹣1；

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣b kJmol﹣1； (a、b均>0)

則表示CH3OH(g)燃燒的熱化學(xué)方程式為：____________。

要使反應(yīng)①在一定條件下建立的平衡逆向移動(dòng)，可采取的措施有_______(填寫(xiě)字母序號(hào))。

a．縮小反應(yīng)容器的容積

b．?dāng)U大反應(yīng)容器的容積

c．升高溫度

d．使用合適的催化劑

e．從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH

(2)用CO生產(chǎn)甲醇。

已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，如圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

A．升高溫度

B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑

D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

(3)CO2在工業(yè)上有多種用途，其中之一是合成低碳烯烴。在體積為1 L的密閉容器中，充入1molCO2和2.5molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，測(cè)得溫度對(duì)催化劑催化效率和 CO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示：

①圖中低溫時(shí)，隨著溫度升高催化劑的催化效率提高，但CO2的平衡轉(zhuǎn)化率卻反而降低，其原因是__________。

②250 ℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為__________。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH =+(2a -3b)kJ·mol-1 bc ＜ ＞ B △H＜0，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低 1

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律分析書(shū)寫(xiě)CH3OH(g)燃燒的熱化學(xué)方程式；對(duì)于反應(yīng)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)△H=-akJmol-1，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，根據(jù)平衡移動(dòng)的原理分析解答；

(2)①由達(dá)到平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)短知，T1＜T2，據(jù)此分析判斷；②正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析解答；③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H＜0，結(jié)合平衡移動(dòng)的影響因素分析解答；

(3)①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析解答；②根據(jù)三段式分析解答。

(1)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H=-bkJmol-1；根據(jù)蓋斯定律，將3×②-2×①得：2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1，所以CH3OH(g)燃燒的熱化學(xué)方程式為：2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1；對(duì)于反應(yīng)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)。a．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小反應(yīng)容器的容積，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；b．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，擴(kuò)大反應(yīng)容器的容積，壓強(qiáng)減小，平衡逆向移動(dòng)，故b正確；c．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故c正確；d．使用合適的催化劑，可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)，故d錯(cuò)誤；e．從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH，生成物濃度減小，平衡正向移動(dòng)，故e錯(cuò)誤；故選bc，故答案為：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1；bc；

(2)①由達(dá)到平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)短知，T1＜T2，當(dāng)溫度由T2→T1(降溫)時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明降低溫度，平衡向右移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；

②正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，所以K1＞K2，故答案為：＞；

③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H＜0。A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以甲醇產(chǎn)率降低，故錯(cuò)誤；B．將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率增大，故正確；C．使用合適的催化劑平衡不移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率不變，故錯(cuò)誤；D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率不變，故錯(cuò)誤；故選B；

(3)①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故答案為：△H＜0，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低；

②在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和2.5molH2，發(fā)生反應(yīng)，250℃時(shí)，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率50%，

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始量(mol/L) 1 2.5span> 0 0

變化量(mol/L) 0.51.5 0.25 1

平衡量(mol/L) 0.51 0.25 1

K==1，故答案為：1。