Question

【題目】工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。

I．已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	700	800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.34	0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)	K3

請回答下列問題：

(1)反應(yīng)②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(2)據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝__________(用K1、K2表示)。

II．CO使其在一定條件下和H2反應(yīng)制備甲醇，請根據(jù)圖示回答下列問題：

(1)寫出制備甲醇的熱化學(xué)方程式：__________________________________________

(2)從反應(yīng)開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=______________。

(3)某溫度下，在一體積不變的密閉容器中充入2.5molCO、7.5molH2，達(dá)到平衡吋測得CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)的壓強是起始的___________倍。

Answer 1

【答案】吸熱 K1K2 2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = - 91 kJ/mol 0.15 molL-1min-1 0.6

【解析】

I．(1)反應(yīng)②升溫，K增大，說明升溫向吸熱反應(yīng)即正向是吸熱反應(yīng)。

(2)據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，方程式相加，K相乘，因此K3＝K1K2。

II．(1)根據(jù)圖二的能量圖得出甲醇的熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = 419kJ/mol - 510 kJ/mol = - 91 kJ/mol。

(2)從反應(yīng)開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率，用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=2 v(CO)。

(3)

2H2(g) ＋ CO(g) CH3OH(g)

開始：7.5mol 2.5mol 0

轉(zhuǎn)化：4.5mol 2.25mol 2.25mol

平衡：3mol 0.25mol 2.25mol

。

I．(1)反應(yīng)②升溫，K增大，說明升溫向吸熱反應(yīng)即正向是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱。

(2)據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，方程式相加，K相乘，因此K3＝K1K2，故答案為：K1K2。

II．(1)根據(jù)圖二的能量圖得出甲醇的熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = 419kJ/mol - 510 kJ/mol = - 91 kJ/mol，故答案為：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = - 91 kJ/mol，

(2)從反應(yīng)開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率，用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=2 v(CO) = 2×0.075molL-1min-1 = 0.15 molL-1min-1，故答案為：0.15 molL-1min-1。

(3)

2H2(g) ＋ CO(g) CH3OH(g)

開始：7.5mol 2.5mol 0

轉(zhuǎn)化：4.5mol 2.25mol 2.25mol

平衡：3mol 0.25mol 2.25mol

，故答案為：0.6。