Question

【題目】CO是現(xiàn)代化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料，下列有關(guān)問題都和CO的使用有關(guān)。

（1） 利用CO生產(chǎn)乙醇: 2CO（g）＋4H2（g）CH3CH2OH（g）＋H2O（g） ΔH1

又已知：H2O（l）=== H2O（g）ΔH2 CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH3

工業(yè)上也可利用CO2（g）與H2（g）為原料合成乙醇：2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（l） ΔH

則：ΔH與ΔH1、ΔH2、ΔH3之間的關(guān)系是：ΔH＝_______________________。

（2）一定條件下，H2、CO在體積固定的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：4H2（g）+2CO（g） CH3OCH3（g）+H2O（g），

下列措施中能夠同時滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

A.使用高效催化劑 B．降低反應(yīng)溫度

C.增大體系壓強 D．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來

（3）采用CO與H2反應(yīng)合成再生能源甲醇，反應(yīng)如下:

CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）

在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關(guān)系如（圖1）所示。

①合成甲醇的反應(yīng)為______（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為__________。

③若達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為_______________L。

④（圖2）中虛線為該反應(yīng)在使用催化劑條件下關(guān)于起始?xì)錃馀cCO投料比和CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。當(dāng)其條件完全相同時，用實線畫出不使用催化劑情況下CO平衡轉(zhuǎn)化率的示意圖．____________

Answer 1

【答案】 ΔH1 -2△H3-3△H2 C 放熱 KA=KB>KC 2

【解析】(1)已知：①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1，②H2O(1)═H2O(g)△H2，③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3，根據(jù)蓋斯定律，則①-②×3-③×2得2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O，則：△H=△H1-3△H2-2△H3，故答案為：△H1-3△H2-2△H3；

(2)A、使用高效催化劑只能增大反應(yīng)速率，不能改變平衡移動，所以CO的轉(zhuǎn)化率不變，故錯誤；B、降低反應(yīng)溫度會減慢反應(yīng)速率，故錯誤；C、增大壓強，反應(yīng)速率增大，該反應(yīng)屬于氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；D、不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來，即減小生成物的濃度，則反應(yīng)速率減小，故錯誤；故答案為：C；

(3)①據(jù)圖象可知，溫度升高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，即逆反應(yīng)方向為吸熱，所以正反應(yīng)方向為放熱；故答案為：放熱；

②因B點與A點溫度相同，K不變，即KA=KB，該反應(yīng)正反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，所以A、B、C三點的平衡常數(shù)KA=KB＞KC，故答案為：KA=KB＞KC；

③T1時，A點對應(yīng)的α=0.5，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol) 10 20 0

轉(zhuǎn)化(mol) 5 10 5

平衡(mol) 510 5

平衡常數(shù)K==1，因B點與A點溫度相同，K不變，B點對應(yīng)的α=0.8，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol) 10 20 0

轉(zhuǎn)化(mol) 8 16 8

平衡(mol) 24 8

則K===1，解得：V=2L，故答案為：2；

④使用催化劑，加快反應(yīng)速率，達到平衡需要的時間減少，但是不會引起平衡的移動，當(dāng)不使用催化劑，反應(yīng)速率減慢，達到平衡需要的時間增大，但平衡狀態(tài)相同，因此起始H2，CO投料比和CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系示意圖如下：，故答案為： 。