Question

【題目】低碳經濟是指在可持續發展理念指導下，盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。下列是有關碳元素的相關轉化，回答下列問題：

（1）已知甲醇是一種清潔燃料，制備甲醇是煤液化的重要方向。若已知H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱分別為H＝－285.8kJ/mol、△H＝－283.0kJ/mol、△H＝－726.5kJ/mol，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l) △H＝________ kJ/mol。

（2）一定溫度下，一定可以提高甲醇合成速率的措施有（______）

a.增大起始通入值

b.恒溫恒容，再通入氦氣

c.使用新型的高效正催化劑

d.將產生的甲醇及時移走

e.壓縮體積，増大壓強

（3）在恒溫恒容條件下，下列說法可以判定反應CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)已經達到平衡狀態的是（______）

a.體系中碳氫單鍵數目不再改變

b.體系中n(CO)：n(H2)不再改變

c.體系中壓強或者平均摩爾質量不再改變

d.單位時間內消耗氫氣和CH3OH的物質的量相等

（4）在恒壓的容器中，曲線X、Y、Z分別表示在T1°C、T2°C和T3°C三種溫度下合成甲醇氣體的過程。控制不同的原料投料比，CO的平衝轉化率如圖所示：

①溫度T1°C、T2°C和T3°C由高到低的順序為：_________________；

②若溫度為T3°C時，體系壓強保持50aMPa，起始反應物投料比n(H2)/n(CO)＝1.5，則平衡時CO和CH3OH的分壓之比為__________，該反應的壓強平衡常數Kp的計算式為__________。(Kp生成物分壓冪的乘積與反應物分壓冪的乘積的比值，某物質的分壓等于總壓強×該物質的物質的量分數)。

Answer 1

【答案】-128.1 CE AC T3>T2>T1 1：1

【解析】

(1)三種物質燃燒的熱化學方程式為：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H＝－285.8kJ/mol ①

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H＝－283.0kJ/mol ②

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H＝－726.5kJ/mol ③

則①×2+②-③得：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l) △H＝-128.1kJ/mol。

答案為-128.1

(2) a.增大起始通入值，不一定能增大反應物濃度，反應速率不一定加快；

b.恒溫恒容，再通入氦氣，反應物和生成物的濃度都未變，速率不變；

c.使用新型的高效正催化劑，可加快反應速率；

d.將產生的甲醇及時移走，能增大反應物的轉化率，但不能加快反應速率；

e.壓縮體積，増大壓強，可加快反應速率。

故答案為CE。

(3) a.體系中碳氫單鍵數目不再改變，說明甲醇的量不再改變，反應達平衡狀態；

b.若起始投入量之比等于化學計量數之比，則體系中n(CO)：n(H2)始終不變，不一定達平衡狀態；

c.因反應前后氣體分子數不等，所以體系中壓強或者平均摩爾質量不再改變，說明反應達平衡狀態；

d.單位時間內消耗氫氣和CH3OH的物質的量不可能相等，錯誤。

故答案為AC。

(4) ①因為正反應為放熱反應，所以溫度越高，反應物的轉化率越小。從圖中可以看出，相同投料比時，CO的轉化率Z<Y<X ，所以T3>T2>T1。答案為T3>T2>T1。

②起始反應物投料比n(H2)/n(CO)＝1.5，可設n(H2)=3mol，n(CO)=2mol，

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

起始量 3mol 2mol 0

變化量 2mol 1mol 1mol

平衡量 1mol 1mol 1mol

則平衡時CO和CH3OH的分壓之比為1：1。答案為1：1；

答案為。