Question

【題目】一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應：

反應1:CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1

反應2:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2

反應3:CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3

其對應的平衡常數分別為K1、K2、K3，它們隨溫度變化的曲線如圖l所示。反應1、3的活化能如圖2所示。

（1）則ΔH2________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是________。

（2）反應1中ΔS1______0(填＞、＝或＜＝)，指出有利于自發進行的溫度條件____(填“較高溫度”或：“較低溫度”)

（3）將體積比為1:1的H2和CO2充入容積可變密閉容器內，若只進行反應1，下列措施中能使平衡時增大的是____________(填序號)

A．升高溫度B．增大壓強C．充入一定量的CO2 D．再加入一定量鐵粉

（4）為了提高CO2和H2制備甲醇生產效率和產量；工業生產中通常采取的措施是____________

（5）在溫度為300℃時，使－定量合適體積比為的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內進行反應。該溫度下反應2進行程度很小可看成不進行，請在圖3中畫出CO、CH3OH濃度隨時間變化至平衡的定性曲線圖。

Answer 1

【答案】（1）小于；曲圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則ΔH1＞0，根據蓋斯定律得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH2＜ΔH3

（2）＞；較高溫度

（3）A

（4）使用催化劑、高壓、將產物液化分離、原料氣循環利用(答出2點即可)

（5）

【解析】

試題分析：（1）由圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則反應1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1＞0，反應3由反應1+2所得，根據蓋斯定律：△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3，故答案為：小于；曲圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1＞0，根據蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3；

（2）根據ΔG=ΔH–TΔS，ΔH＞0，該反應能夠發生，則，ΔS＞0，否則不能發生，要使得反應自發，須ΔG＜0，因此T需較高溫度，故答案為：＞；較高溫度；

（3）A．升高溫度，平衡正向移動，增大，正確；B．增大壓強，平衡不移動，不變，錯誤；C．充入一定量的CO2，但溫度不變，=K，不變，錯誤；D．再加入一定量鐵粉，平衡不移動，不變，錯誤；故選A。

（4）為了提高CO2和H2制備甲醇生產效率和產量；工業生產中通常采取的措施有使用催化劑、高壓、將產物液化分離、原料氣循環利用等方法，故答案為：使用催化劑、高壓、將產物液化分離、原料氣循環利用等；

（5）在溫度為300℃時，使－定量合適體積比為的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內進行反應。該溫度下反應2進行程度很小可看成不進行，隨著反應的進行，反應1中，CO的濃度逐漸增大，反應3中CH3OH的濃度逐漸增大，反應1為吸熱反應，反應3為放熱反應，反應進行到一定程度，反應3 逆向移動，CH3OH的濃度逐漸減小，最后達到平衡，CO、CH3OH濃度隨時間變化至平衡的定性曲線圖為：，故答案為：。