Question

【題目】甲醇可以補充和部分替代石油燃料，緩解能源緊張。利用CO可以合成甲醇。

（1）已知：CO(g)+O(g)=CO2(g) △H1=－283.0kJ·mol－1

H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H2=－285.8kJ·mol－1

CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H3=－764.5kJ·mol－1

則CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) △H=__________kJ·mol－1

（2）甲圖是反應時CO和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化情況。從反應開始到達平衡，用H2表示平均反應速率v(H2)=____________________。

（3）一定條件下，在容積為VL的密閉容器中充入amolCO與2amolH2合成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如乙圖所示。

①P1__________P2（填“＞”、“＜”或“=”）

②該甲醇合成反應在A點的平衡常數K=__________（用a和V表示）

③下列措施中能夠同時滿足增大反應速率和提高CO轉化率的是__________。（填寫相應字母）

A．使用高效催化劑B．降低反應溫度

C．增大體系壓強D．不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來

E．向體系中再充入amolCO與2amolH2

Answer 1

【答案】（1）－90.1

（2）0.15mol/(L·min)

（3）①＜②③CE

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律，一式＋二式×2-三式得-283-285.8×2＋764.5=－90.1kgmol－1，則CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)△H=－90.1kgmol－1；

（2）根據甲圖可知，10min時甲醇的濃度增加了0.75mol/L，則氫氣反應掉的濃度為1.5mol/L，則用H2表示平均反應速率v(H2)=1.5mol÷10min=0.15mol/(L·min)。

（3）①根據化學反應CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)，甲醇的合成反應是分子數減少的反應，相同溫度下，增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，所以P1＜P2；

②在A點CO的轉化率為0.75，根據三段式

CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)

起始 a 2a 0

變化 0.75a 1.5a 0.75a

平衡 0.25a 0.5a 0.75a 則K=(0.75a÷V)/(0.5a÷V)2×(0.25a÷V)=(mol·L－1)－2。

③A.使用高效催化劑只能加快化學反應速率，不能改變平衡，CO的轉化率不變，不符；B.降低反應溫度，化學反應速率降低，平衡右移，CO的轉化率增大，不符；C.增大體系壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，化學反應速率加快，符合；D.不斷將CH30H從反應混合物中分離出來，化學反應速率減慢，不符；E. 向體系中再充入a mol CO與2a mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，化學反應速率加快，符合；答案選CE。