Question

【題目】工業上可通過煤的液化合成甲醇，主反應為：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(1) △H=xkJ/mol

(1)己知常溫下CH3OH(1)、H2和CO的燃燒熱分別為726.5kJ/mol、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol，則x=___________；為提高合成甲醇反應的選擇性，關鍵因素是___________。

(2)TK下，在容積為1.00L的某密閉容器中進行反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0，相關數據如圖。

①該反應0~10min的平均速率υ(H2)___________mol/(L·min)；M和N點的逆反應速率較大的是___________(填“υ逆(M)”、“υ逆(N)”或“不能確定”)。

②10min時容器內CO的體積分數為___________。

③對于氣相反應，常用某組分(B)的平衡壓強(PB)代替物質的量濃度(cB)表示平衡常數(以Kp表示)，其中PB=P總×B的體積分數。若在TK下平衡氣體總壓強為xMPa，則該反應的平衡常數Kp=___________(寫出表達式，不必化簡)。實驗測得不同溫度下的lnKp(化學平衡常數Kp的自然對數)如圖，請分析lnKp隨T呈現上述變化趨勢的原因______________________。

Answer 1

【答案】－127.5 催化劑 0.12 不能確定 22.22% 該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(Kp或lnKp)減小。

【解析】

(1)根據蓋斯定律計算x值；根據催化劑具有選擇性分析；(2) ①根據 計算；N未平衡，反應正向進行， M點為平衡后反應正向移動的點，增大壓強、減少生成物濃度都能使平衡正向移動； ②10min時容器內CO的體積分數為 ；③根據Kp=P(CH3OH)/[P(CO)·P2(H2)] 計算；該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動。

(1)CO(g)燃燒的熱化學方程式為CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH=—283.0 kJ/mol ①； CH3OH(l) 燃燒的熱化學方程式為CH3OH(l) +3/2 O2(g)= CO2(g)++ 2H2O(l) ΔH= —726.5 kJ/mol ②；H2(g)燃燒的熱化學方程式為H2 (g)+1/2 O2(g)= H2O(l) ΔH=—285.5kJ/mol③；①+③-②可得：CO(g)+2H2(g) CH3OH(1) ΔH=－127.5 kJ/mol；催化劑具有選擇性，為提高合成甲醇反應的選擇性，關鍵因素是選擇合適的催化劑；

(2) ①該反應0~10min的平均速率υ(H2)=0.12 mol/(L·min)； N點未平衡，反應正向進行，υ逆(N)小于平衡時的逆反應速率，M點為平衡后反應正向移動的點，若增大壓強使平衡正向移動，則υ逆(M)大于平衡時的逆反應速率，若減少生成物濃度使平衡正向移動，則υ逆(M)小于平衡時的逆反應速率；所以不能確定M和N點的逆反應速率大小；②10min時容器內CO的體積分數為22.22%； = ；該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(Kp或lnKp)減小。