Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）已知反应CO（g）+2H2(g） CH3OH(g)H=-99kJ.mol-1中的相关化学键键能如下：

则x=__________________。

（2）在一容积可变的密闭容器中，1molCO与2molH2发生反应：CO（g）+2H2(g） CH3OH(g) H1<0，CO在不同温度下的平衡转化率（α）与压强的关系如图所示。

①a、b两点的反应速率：v(a)______v(b）（填“>”、“<”、“=”）

②T1______T2 （填“>”、“<”、“=”），原因是_________________________。

③在c点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是________（填代号）

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b.CH3OH的体积分数不再改变

c.混合气体的密度不再改变

d.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变

④计算图中a点的平衡常数KP=______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

Answer 1

【答案】1076 ＜ ＜ 该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故Tl＜T2 bc 16/MPa2

【解析】

(1)根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能计算；

(2)①压强越大，反应速率越快；②压强相同时，一氧化碳的转化率高，所以平衡正向移动，而正反应是放热反应，结合温度对平衡的影响分析判断；③根据化学平衡时正逆反应速率相等，各物质含量不再改变分析判断；④结合三段式列式计算平衡物质的物质的量，用平衡分压代替平衡浓度计算。

(1)反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，则△H=2×436 kJ/mol +x kJ/mol -343 kJ/mol -413 kJ/mol×3-465 kJ/mol =-99 kJ/mol，解得x=1076，故答案为：1076；

(2)①压强越大，反应速率越快，所以a、b两点的反应速率：v(a)＜v(b)，故答案为：＜；

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1<0，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故Tl＜T2；故答案为：＜；该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故Tl＜T2；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，均表示正反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明达到平衡状态，故a错误；b．CH3OH的体积分数随着反应的进行增大，CH3OH的体积分数不再改变，说明达到平衡状态，故b正确；c．混合气体的总质量不变，容器可变，则混合气体的体积减小，密度增大，当混合气体的密度不再改变时，达到平衡状态，故c正确；d．根据C守恒，CO和CH3OH的物质的量之和始终保持不变，不能说明化学平衡，故d错误；故答案为：bc；

④a点的一氧化碳转化率为50%，总压为0.5MPa，

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

起始量(mol)1 2 0

变化量(mol) x 2x x

平衡量(mol)1-x 2-2x x

而一氧化碳转化率为50%，所以x=0.5mol，混合气体的总物质的量=1mol+2mol-2x=3mol-2×0.5mol=2mol，Kp==16/MPa2，故答案为：16/MPa2。