Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工業(yè)上可用CO2和H2在一定條件下合成甲醇。回答下列問(wèn)題。

(1)已知：CO 和 H2 的燃燒熱分別為 283.0 kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1 ，水的汽化熱為 44.0kJ·mol-1， 反應(yīng)① CO+H2O=CO2+H2 是生成合成甲醇的原料氣(CO2、H2)的重要反應(yīng)，其熱化學(xué)方程式為： CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =_____ kJ·mol-1。

(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)①進(jìn)行研究。將 1mol H2O(g)和 1mol CO 充入一個(gè)恒容密閉容器中，在催化劑和一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡。如圖是 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率(%)隨溫度變化的曲線，260℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù) K=_______。

(3)CO2和 H2在催化劑、一定溫度下合成甲醇。圖為在容積為 1L 的恒容密閉容器中，加入 3 molH2和 1molCO2時(shí)經(jīng)過(guò)相同時(shí)間甲醇產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線：

曲線上 A 點(diǎn)_____(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，理由是_____，C 點(diǎn)甲醇的產(chǎn)率低于 B 點(diǎn)的原因可能是_____(填標(biāo)號(hào))。

A.反應(yīng)活化能增大 B.催化劑活性低 C.副反應(yīng)多 D.平衡常數(shù)變大 E.平衡逆向移動(dòng)

(4)CO和 H2在一定條件下也可以合成甲醇。在容積為1L的恒容密閉容器中，加入 a molH2和2.0molCO，在催化劑和 260℃溫度條件下發(fā)生反應(yīng)：CO+2H2=CH3OH。圖為甲醇的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線，tP 時(shí)的 v 逆_____tQ 時(shí)的 v 逆(填大于、小于或等于)，判斷的依據(jù)是_____，達(dá)平衡時(shí)氫氣的濃度為 1.0mol/L，則起始時(shí)加入的氫氣的物質(zhì)的量為_____mol。

Answer 1

【答案】-41.2 9 不是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率隨溫度的升高而降低 BCE 小于 tP 時(shí)的甲醇濃度小于tQ 時(shí)濃度，反應(yīng)速率更慢 3.3

【解析】

（1）H2的燃燒熱為-285.8kJ·mol－1，故熱化學(xué)方程式為H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1；CO的燃燒熱為-283.0kJ·mol－1，故熱化學(xué)方程式為①CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-283.0KJ·mol－1，②H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1，③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0KJ·mol－1，1×①-②-③得， CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =-41.2kJ·mol-1。故答案為：-41.2；

（2）對(duì)反應(yīng)①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 進(jìn)行研究。

260℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù) K==9。故答案為：9；

（3）曲線上 A 點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，理由是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率隨溫度的升高而降低，C 點(diǎn)甲醇的產(chǎn)率低于 B 點(diǎn)的原因可能是：A.反應(yīng)活化能增大，不影響產(chǎn)率，故錯(cuò)誤； B.催化劑活性低，產(chǎn)率降低，故正確； C.副反應(yīng)多，消耗大量原料，故正確； D.平衡常數(shù)變大，平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)率升高，故錯(cuò)誤；E.平衡逆向移動(dòng)，產(chǎn)率降低，故正確；故選BCE；故答案為：不是；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率隨溫度的升高而降低；BCE；

（4）甲醇的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線可知，tP 時(shí)的 v 逆小于tQ 時(shí)的 v 逆，tP 時(shí)的甲醇濃度小于tQ 時(shí)濃度，反應(yīng)速率更慢；由圖平衡時(shí)c(CH3OH)= 1.15mol·L－1，由方程式CO+2H2=CH3OH得氫氣的濃度變化量為2.3mol·L－1，起始時(shí)加入的氫氣的濃度為（2.3+1）mol·L－1=3.3mol·L－1，則起始時(shí)加入的氫氣的物質(zhì)的量為3.3mol；故答案為：小于：tP 時(shí)的甲醇濃度小于tQ 時(shí)濃度，反應(yīng)速率更慢；3.3。