Question

【题目】碳及化合物在生产生活中用比较广泛。回答下列问题：

（1）已知：①H2(g)+ O2(g)=H2O(1)△H1=-285.8kJ·mol-1

②CH3OH(1)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H2=-725.5kJ·mol-1

则CO2(g)+3H2(g)=CH2OH(1)+H2O(1)的反应热 △H=____________。

（2）某研究小组用CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H＜0，将三组混合气体分别通入到三个2L恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组实验数据：

实验组	温度	起始时物质的量/mol			平衡时物质的量/mol			达到平衡所需的时间/min
		CO	H2	CH3OH	CO	H2	CH3OH
1	650	2.0	6.0	0			1.0	5
2	900	2.0	6.0	0	1.2			2
3	650	1.0	4.0	2.0	a	b	c	t

实验1条件下平衡常数K=__________，a、b之间可能的关系为_____________。

已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中CO的转化率（a）与温度（T）、压强（p）的关系如右图所示：

①p1______p2（填“＜”“＞”“=”）。先升高温度、后增大压强，能否实现b点到c点的转化？__________（填“能”或“不能”），原因是_____________________________________________。

②a、c两点的反应速率为v1________v2（填“＜”“＞”“=”）。

③在不改变反应物用量情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是_____________（答出三条措施）。

Answer 1

【答案】 -131.9 kJ·mol-1 0.25 b＝2a+2 < 能 升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低；增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大。两种因素相互抵消，可以使CO的转化率保持不变 < 降温、加压，将甲醇液化从混合气体中分离出来

【解析】1）已知：①H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(1) △H1=－285.8kJ·mol-1

②CH3OH(1)+3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(1) △H2=－725.5kJ·mol-1

依据盖斯定律可知①×3－②即可得到反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(1)+H2O(1)的反应热 △H＝－131.9kJ/mol；（2）根据方程式可知

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

起始浓度（mol/L） 1 3 0

变化浓度（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡浓度（mol/L） 0.5 2 0.5

所以平衡常数K＝0.5/(0.5×22)＝0.25；

实验3温度不变，平衡常数不变，此时浓度商Q=1/(0.5×22)＝0.5＞K，反应逆向进行，则

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

起始浓度（mol/L） 0.5 2 1

变化浓度（mol/L） 1-0.5c 2-c 1-0.5c

平衡浓度（mol/L） 0.5a 0.5b 0.5c

起始量＝消耗量+平衡量，即0.5a＝0.5+0.5-0.5c，0.5b＝2+2-c，解得b＝2a+2；

（3）①该反应是反应前后气体体积减小的放热反应，相同温度下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，压强越大一氧化碳转化率越大，P1＜P2；压强一定，升高温度，平衡逆向进行，一氧化碳转化率减小，先升高温度，后增大压强，一氧化碳转化率先减小后增大，可以到达C点，使一氧化碳转化率不变，所以能实现b点到c点的转化；②C点温度高反应速率快，达到反应速率需要的时间短，因此反应速率v1＜v2；③反应是气体体积减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压、分离出甲醇、增大氢气浓度等。