Question

【题目】甲醇是一种基础化工原料，可以用多种方法合成。

(1)用CO2生产甲醇。

已知：①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(l)△H=﹣akJmol﹣1；

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣b kJmol﹣1； (a、b均>0)

则表示CH3OH(g)燃烧的热化学方程式为：____________。

要使反应①在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有_______(填写字母序号)。

a．缩小反应容器的容积

b．扩大反应容器的容积

c．升高温度

d．使用合适的催化剂

e．从平衡体系中及时分离出CH3OH

(2)用CO生产甲醇。

已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。

A．升高温度

B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．使用合适的催化剂

D．充入He，使体系总压强增大

(3)CO2在工业上有多种用途，其中之一是合成低碳烯烃。在体积为1 L的密闭容器中，充入1molCO2和2.5molH2，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，测得温度对催化剂催化效率和 CO2平衡转化率的影响如图所示：

①图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但CO2的平衡转化率却反而降低，其原因是__________。

②250 ℃时，该反应的平衡常数K值为__________。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH =+(2a -3b)kJ·mol-1 bc ＜ ＞ B △H＜0，温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以CO2的平衡转化率降低 1

【解析】

(1)根据盖斯定律分析书写CH3OH(g)燃烧的热化学方程式；对于反应①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)△H=-akJmol-1，正反应为气体体积减小的放热反应，根据平衡移动的原理分析解答；

(2)①由达到平衡所需要的时间长短知，T1＜T2，据此分析判断；②正反应是放热反应，根据温度对平衡移动的影响分析解答；③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H＜0，结合平衡移动的影响因素分析解答；

(3)①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，根据温度对平衡移动的影响分析解答；②根据三段式分析解答。

(1)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H=-bkJmol-1；根据盖斯定律，将3×②-2×①得：2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1，所以CH3OH(g)燃烧的热化学方程式为：2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1；对于反应①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1，正反应为气体体积减小的放热反应。a．正反应为气体体积减小的反应，缩小反应容器的容积，压强增大，平衡正向移动，故a错误；b．正反应为气体体积减小的反应，扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，故b正确；c．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故c正确；d．使用合适的催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故d错误；e．从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，故e错误；故选bc，故答案为：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=+(2a-3b)kJmol-1；bc；

(2)①由达到平衡所需要的时间长短知，T1＜T2，当温度由T2→T1(降温)时，CO的转化率增大，说明降低温度，平衡向右移动，故正反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；

②正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小，所以K1＞K2，故答案为：＞；

③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H＜0。A．升高温度，平衡逆向移动，所以甲醇产率降低，故错误；B．将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，甲醇产率增大，故正确；C．使用合适的催化剂平衡不移动，甲醇产率不变，故错误；D．充入He，使体系总压强增大，各组分的浓度不变，平衡不移动，甲醇产率不变，故错误；故选B；

(3)①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H=-128kJ/mol，温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以CO2的平衡转化率降低，故答案为：△H＜0，温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以CO2的平衡转化率降低；

②在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和2.5molH2，发生反应，250℃时，二氧化碳的平衡转化率50%，

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始量(mol/L) 1 2.5span> 0 0

变化量(mol/L) 0.51.5 0.25 1

平衡量(mol/L) 0.51 0.25 1

K==1，故答案为：1。