Question

【題目】CO和H2被稱為合成氣，用合成氣可以合成乙酸。回答下列問題：

(1)已知CO、H2、CH3COOH的燃燒熱分別為-283.0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-1255.0kJ/mol，則用合成氣合成CH3COOH(l)的可逆過程的熱化學反應方程式為______；

(2)在密閉容器中發生合成乙酸的反應，下列可以提高CH3COOH產率的措施有________。

A．恒溫恒容，通入少量氦氣 　 B．及時分離出產物乙酸

C．加入高效催化劑 D．壓縮容器體積

(3)在150℃時，2L的密閉容器中發生反應：2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(g) ΔH＞0，起始通入4molH2和4molCO，CH3COOH蒸汽的濃度數據隨時間變化如下表所示：

時刻/min	0	2	4	6	8
c(CH3COOH)/mol/L	0	0.3	0.5	0.6	0.6

①0~2min內用CO表示該反應的速率為______，隨著反應的進行速率逐漸減慢的可能原因是________；

②150℃時該反應的平衡常數的數值約為_________；(計算結果保留一位小數)

③平衡后再通入1molH2，則CH3COOH(g)的體積分數________，若再次通入1molH2和1molCO，則CH3COOH(g)的體積分數_________。(填“增大”“減小”或者“不變”)

Answer 1

【答案】2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) H=+117.4kJ/mol BD 0.3mol/(L·min) 隨著反應的進行反應物濃度降低 1.5 減小 增大

【解析】

(1)用燃燒熱的含義和蓋斯定律解答；

(2)用勒夏特列原理解答；

(3)用化學反應速率的定義和速率與化學計量數的關系可求用CO表示的速率；用化學平衡常數的含義以及平衡時各物質的濃度求K；用勒夏特列原理和等效平衡理論解釋條件改變引起的CH3COOH的體積分數的變化。

(1)根據CO、H2、CH3COOH的燃燒熱可寫出熱化學方程式：①CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0kJ/mol，②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol ，③CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1255.0kJ/mol，用合成氣合成CH3COOH(l)：①×2＋②×2－③可得：2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) H=(-283.0kJ/mol) ×2＋(-285.8kJ/mol) ×2－(-1255.0kJ/mol)＝ +117.4kJ/mol；

(2) 提高反應2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l)中乙酸的產率，應使平衡正向移動。

A．恒溫恒容，通入少量氦氣，對反應無影響，不能提高乙酸的產率；

B．及時分離出產物乙酸，可以使平衡正移，從而提高乙酸的產率；

C．催化劑不影響平衡，使用高效催化劑，不能提高乙酸的產率；

D．壓縮容器體積，可以使平衡正向移動，從而提高乙酸的產率；

故選BD。

(3)① 0~2min內CH3COOH濃度變化為0.3mol/L，用CH3COOH表示該反應的速率為0.3mol/L÷2min=0.15 mol/(L·min)，根據同一反應用不同物質表示的速率之比等于方程式的計量數之比，所以用CO表示該反應的速率為0.15 mol/(L·min)×2=0.3mol/(L·min)。隨著反應的進行，反應物濃度降低，速率逐漸減慢；

②平衡時c(CH3COOH)=0.6mol/L ，所以變化的c(CH3COOH)即為0.6mol/L，則變化的CO和H2濃度均為1.2mol/L，起始時c(CO)=c(H2)=4mol÷2L=2mol/L，所以平衡時c(CO)=c(H2)=2mol/L-1.2mol/L=0.8mol/L，該反應的平衡常數K===1.5；

③平衡后再通入1molH2，可以看做起始時通入的是5molH2和4molCO，由于不是按照方程式的計量數比投料，所以平衡時CH3COOH(g)的體積分數比起始時按方程式的計量數比投料要低；若在恒溫恒容時再次通入1molH2和1molCO，則相當于增大壓強，平衡會正向移動，所以CH3COOH(g)的體積分數增大。