Question

【題目】氫氣是重要的化學試劑、化工原料和有廣闊發(fā)展前景的新能源。以甲醇為原料制備氫氣的一種原理如下:

i.CH3OH(g) CO(g)+2H2 △H =+90kJ·mol-1

ii.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-41kJ·mol-1

(1)向VL恒容密閉容器中充入lmolCH3OH(g),發(fā)生反應(yīng)i。圖I中能正確表示CHOH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率(a)隨溫度(T)變化關(guān)系的曲線為_______________(填“A”或“B”),理由為_____________。T1℃時，體系的平衡壓強與起始壓強之比為_________________________。

(2)起始向10L恒容密閉容器中充入lmolCH3OH(g)和1molH2O(g)，發(fā)生反應(yīng)i利反應(yīng)ii，體系中CO的平衡體積分數(shù)與溫度(T)和壓強(p)的關(guān)系如圖2所示。

①隨著溫度升高，n(CO2)/n(CO)的值______(填“增大““減小”或“不變”)，理由為____________。

②p1、p2、p3由大到小的順序為___________________。

③測得C點時、休系中CO2的物質(zhì)的量為0.2mol，則T2℃時，反應(yīng)ii的平衡常數(shù)K=________。

Answer 1

【答案】 B 反應(yīng)i為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CHOH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大 9:5 減小 升高溫度。反應(yīng)i中CO的物質(zhì)的量增大。反應(yīng)ii中CO的物質(zhì)的量增大、CO2的物質(zhì)的量減小，最終n(CO2)/(CO)的值減小 P1>P2>P3 0.875

【解析】(1)反應(yīng)iCH3OH(g) CO(g)+2H2 △H =+90kJ·mol-1為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CHOH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大，B曲線正確；由圖1可知，T1℃時，CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，則平衡體系中CH3OH(g)、CO(g)、H2的物質(zhì)的量分別為0.6mol、0.4mol、0.8mol，同溫同體積下，壓強比等于氣體物質(zhì)的量之比，則體系的平衡壓強與起始壓強之比為1.8:1=9:5；(2) ①反應(yīng)i為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CO的物質(zhì)的量增大，反應(yīng)ii為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO的物質(zhì)的量增大，CO2的物質(zhì)的量減小，故溫度升高，n(CO2)/n(CO)的值減��；②反應(yīng)i為氣體分子總數(shù)增大的反應(yīng)，增大壓強，CO的體積分數(shù)減小，反應(yīng)ii為氣體分子總數(shù)相等的反應(yīng)，壓強不影響平衡，增大壓強，CO的體積分數(shù)不變，綜上所述，增大壓強，CO的體積分數(shù)減小，故P1>P2>P3；③設(shè)反應(yīng)i中參加反應(yīng)的CH3OH(g)的物質(zhì)的量為x，則生成的CO的物質(zhì)的量為x，應(yīng)用差量法，反應(yīng)i中氣體總物質(zhì)的量增大2x，反應(yīng)ii中氣體總物質(zhì)的量不變，故平衡時容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量為(2+2x)mol；體系中CO2的物質(zhì)的量為0.2mol，則消耗CO的物質(zhì)的量為，則平衡時CO的物質(zhì)的量為(x-0.2)mol，結(jié)合圖2得，解得，則反應(yīng)ii的平衡常數(shù)。