Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣闊的開發和應用前景，可用等作為催化劑，采用如下反應來合成甲醇：

(1)下表是有關化學鍵的鍵能數據，計算表中的a=__________。

化學鍵
鍵能	436	462.8	a	1075	351

(2)將的混合氣體，勻速通過裝有催化劑的反應器反應(如圖甲)，反應器溫度變化與從反應器排出氣體中的體積分數φ關系如圖乙，φ(CH3OH)變化的原因是__________。

(3)某學習小組模擬工業合成甲醇的反應，在的恒容密閉容器內充入和，加入合適催化劑后在某溫度下開始反應，并用壓力計監測容器內壓強的變化如表：

反應時間/min	0	5	10	15	20	25
壓強/MPa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

從反應開始到時，的平均反應速率為______，該溫度下的平衡常數為______。

(4)另將和加入密閉容器中，在一定條件下發生上述反應。平衡時的體積分數(%)與溫度和壓強的關系如圖所示(虛線框表示沒有測定該條件下的數據)。

由大到小的關系是__________，判斷理由是__________。

Answer 1

【答案】413.4 溫度低于時未達平衡，溫度升高、反應速率加快，的體積分數增大；高于時，溫度升高平衡逆向移動，的體積分數減小 壓強越大，的體積分數越小，對應的的體積分數逐漸增大，該反應向逆反應方向移動，則

【解析】

(1)已知，由于H=反應物總鍵能-生成物總鍵能計算解答；

(2)反應為放熱反應，根據溫度對該反應平衡移動的影響分析；

(3)根據表格分析判斷平衡狀態，結合相同條件下壓強之比等于物質的量之比，列“三段式”進行計算；

(4)根據反應在溫度和壓強的影響下平衡移動的方向使的體積分數(%)變化分析判斷。

(1)已知，由于H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=(2×436+1075)-(3a+462.8+351)=-107，解得a=413.4；

(2)反應為放熱反應，φ(CH3OH)變化的原因是：溫度低于時未達平衡，溫度升高、反應速率加快，的體積分數增大；高于時，溫度升高平衡逆向移動，的體積分數減小；

(3)根據表格分析反應進行到20min時達到平衡狀態，初始體系壓強為12.6MPa，平衡時體系的壓強為8.4 MPa，設平衡時CO物質的量變化量為x，列“三段式”：

結合相同條件下壓強之比等于物質的量之比，則，解得x=0.5mol，則v(CO)===0.0125mol/(Lmin)，平衡常數K=；

(4)根據反應，壓強越大，平衡正向移動，的體積分數越小，根據圖像，對應的的體積分數逐漸增大，說明該反應向逆反應方向移動，該反應正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動，則。