Question

【題目】C1化學又稱一碳化學,研究以含有一個碳原子的物質為原料合成工業產品的有機化學及工藝，因其在材料科學和開發清沽燃料方面的重要作用已發展成為一門學科。燃煤廢氣中的CO、CO2均能轉化為基礎化工原料、清潔能源甲醇：

①3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g) + H2O(l) △H1

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2

Ⅰ．已知：18g水蒸氣變成液態水放出44KJ的熱量。

化學鍵	C-H	C-O	C=O	H-H	O-H
鍵能/KJ/mol	412	351	745	436	462

則△H1_____________________

Ⅱ．一定條件下，在恒容的密閉容器中投入1molCO 和2mol H2，反應②在催化劑作用下充分反應，CH3OH在平衡混合氣中的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖l所示：

（1）圖中壓強的相對大小是P1______P2（填“>”“<”或“=”），判斷的理由是________

（2）A、B、C三點的化學平衡常數的相對大小K(A)______K(B)_____ K(C)（填“>”“<”或“=”) ，計算C點的壓強平衡常數Kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×體積分數）

（3）300℃，P2條件下，處于E點時V正________V逆（填“>”“<”或“=”）

（4）某溫度下，不能說明該反應己經達到平衡狀態的是______________。

a．容器內的密度不再變化

b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l

c．容器內氣體體積分數不再變化

d. 容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化

e．容器內各組分的質量分數不再變化

（5）反應開始至在C點達平衡，各物質的濃度隨時間變化曲線如圖2所示，保持溫度不變，t1時改變條件為_________，此時平衡_______。（填“正向移動”“逆向移動”“不移動” )

Ⅲ.工業上可通過甲醛羰基化法制取甲酸甲酯，25℃時，其反應的熱化學方程式為：CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)，部分研究如下圖所示：

①根據反應體系的壓強對甲醇轉化率的影響并綜合考慮生產成本因素的是_____（填下列序號字母）

a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pac. 5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的實際工業生產中，采用的溫度是80℃，其理由是_______

Answer 1

【答案】 -219KJ/mol > 由圖像可知，當溫度不變時，P1條件下達平衡CH3OH的體積分數最大，反應②正向為氣體體積減小的反應，其他條件不變時，加壓平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大。 > = 27/P22 > ab 通H2保持H2濃度不變，將容器體積變為原來的兩倍 平衡不移動 b 低于80，反應速率較小；高于80，溫度對反應速率影響較小，而反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向轉移，轉化率降低

【解析】Ⅰ．反應熱＝反應物鍵能之和－生成物鍵能之和，又因為18g水蒸氣變成液態水放出44kJ的熱量，則△H1＝（3×436+2×745－3×412－351－462－2×462-44）kJ/mol＝－219kJ/mol。

Ⅱ．（1）由圖像可知，當溫度不變時，P1條件下達平衡CH3OH的體積分數最大，反應②正向為氣體體積減小的反應，其他條件不變時，加壓平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大，所以P1＞P2。（2）根據圖像可知升高溫度甲醇含量降低，所以正反應是放熱反應。A點溫度低于B點，B和C點溫度相同，因此正反應A、B、C三點的化學平衡常數的相對大小K(A)＞K(B)＝K(C)。C點甲醇含量為0.5，

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

起始量（mol） 1 2 0

轉化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1-x 2-2x x

則，解得x＝0.75，所以C點的壓強平衡常數Kp=。（3）300℃，P2條件下，E點要達到平衡狀態甲醇的含量升高，平衡向正反應方向進行，則處于E點時V正＞V逆；（4）a．密度是混合氣體的質量和容積的比值，在反應過程中二者均不變，所以容器內的密度不再變化不能說明反應達到平衡狀態，a錯誤；b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l不能說明正逆反應速率相等，不一定處于平衡狀態，b錯誤；c．容器內氣體體積分數不再變化說明反應達到平衡狀態，c正確；d. 混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化說明反應達到平衡狀態。d正確；e．容器內各組分的質量分數不再變化說明反應達到平衡狀態。e正確，答案選ab；（5）根據圖像可知氫氣濃度不變，而其余物質的濃度變為原來的1/2，所以保持溫度不變，t1時改變條件為通H2保持H2濃度不變，將容器體積變為原來的兩倍，此時濃度熵仍然等于平衡常數，因此平衡不移動；

Ⅲ.①根據圖像可知 4.0×106Pa時甲醇的轉化率已經很高，而增大壓強轉化率變化不大，但會增加生產成本，所以答案選b；②低于80，反應速率較小；高于80，溫度對反應速率影響較小，而反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向轉移，轉化率降低，因此制取甲酸甲酯的實際工業生產中，采用的溫度是80℃。