Question

【題目】工業(yè)上可通過煤的液化合成甲醇，主反應為:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=x

(1)己知常溫下CH3OH、H2和CO的燃燒熱分別為726.5kl/mo1、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1.00 L的某密閉容器中進行上述反應（CH3OH為氣體），相關數(shù)據如圖。

①該反應0-10min的平均速率v(H2)=_______；M和N點的逆反應速率較大的是______(填“v逆(M)”、“v逆(N)”或“不能確定”)。

②10min時容器內CO的體積分數(shù)為_______。相同條件下，若起始投料加倍，達平衡時，CO的體積分數(shù)將________(填“增大”、“減小”或“不變”）

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(shù)(以Kp表示)，其中，PB=P總×B的體積分數(shù)；若在TK下平衡氣體總壓強xatm，則該反應Kp=____(計算表達式)。實驗測得不同溫度下的lnK(化學平衡常數(shù)K的自然對數(shù))如圖，請分析lnK隨T呈現(xiàn)上述變化趨勢的原因是:____________。

Answer 1

【答案】-127.5kJ/mol 催化劑(或提高催化劑的選擇性) 0.12mol/(L·min) 不能確定 2/9(或22.22%) 減小 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(shù)(Kp或lnKp)減小

【解析】

(1)CH3OH、H2和CO的燃燒熱分別為726.5kl/mo1、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol，則CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-726.5 kJ/mol①；H2（g）+O2（g）═H2O；△H=-285.5kJ/mol②；CO（g）+O2（g）═CO2（g）；△H=-283kJ/mol③，根據蓋斯定律計算CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H；選擇合適的催化劑可以提高合成甲醇反應的選擇性；(2) ①根據計算；10min時氫氣濃度逐漸減小，平衡正向移動，改變的條件可能是加入CO(g)或分離出甲醇或降低溫度；②根據圖示10min時容器內CO的物質的量是0.4mol、氫氣的物質的量是0.8mol、甲醇的物質的量是0.6mol；相同條件下，若起始投料加倍，相當于加壓，平衡正向移動；③ ，帶入壓強計算Kp；該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動。

(1)CH3OH、H2和CO的燃燒熱分別為726.5kl/mo1、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol，則CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5 kJ/mol ①；H2（g）+O2（g）═H2O；△H=-285.5kJ/mol②；CO（g）+O2（g）═CO2（g）；△H=-283kJ/mol③，根據蓋斯定律③+②×2-①得 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-283kJ/mol-285.5kJ/mol×2+726.5 kJ/mol =-127.5 kJ/mol；選擇合適的催化劑可以提高合成甲醇反應的選擇性，所以關鍵因素是催化劑；(2) ① mol/(L·min)；10min時氫氣濃度逐漸減小，平衡正向移動，改變的條件可能是加入CO(g)或分離出甲醇或降低溫度。若加入CO(g)反應速率加快；若分離出甲醇或降低溫度，反應速率減慢，所以不能確定M和N點的逆反應速率的大小；②根據圖示10min時容器內CO的物質的量是0.4mol、氫氣的物質的量是0.8mol、甲醇的物質的量是0.6mol，CO的體積分數(shù)為22.22% ；相同條件下，若起始投料加倍，相當于加壓，平衡正向移動，所以CO的體積分數(shù)將減小；③ Kp= ；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(shù)(Kp或lnKp)減小。