Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

回答下列問(wèn)題：

（1）已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	H—H	C—O	C←=O	H—O	C—H
E/(kJ·mol－1)	436	343	1076	465	413

已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，由此計(jì)算ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為________(填曲線標(biāo)記字母)，其判斷理由是___________________________________________________。

（3）合成氣的組成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60時(shí)，體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”)，其原因是______________________________________________________。圖2中的壓強(qiáng)由大到小為__________，其判斷理由是___________________________________。

Answer 1

【答案】＋41a反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小減小升高溫度時(shí)，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，又使產(chǎn)生CO的量增大；總結(jié)果，隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低p3＞p2＞p1相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高。

【解析】

（1）根據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，即△H1=(1076＋2×436－3×413－343－465)kJ·mol－1=-99kJ·mol－1，根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)方程式，③應(yīng)是②－①，△H3=△H2－△H1=(－58＋99)kJ·mol－1=＋41kJ·mol－1；

（2）根據(jù)圖像1，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小，曲線a反映化學(xué)平衡常數(shù)K隨溫度變化的曲線；

（3）升高溫度時(shí)，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，又使產(chǎn)生CO的量增大；總結(jié)果，隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低；相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，推出p3＞p2＞p1。