Question

【题目】甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景，可用等作为催化剂，采用如下反应来合成甲醇：

(1)下表是有关化学键的键能数据，计算表中的a=__________。

化学键
键能	436	462.8	a	1075	351

(2)将的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器反应(如图甲)，反应器温度变化与从反应器排出气体中的体积分数φ关系如图乙，φ(CH3OH)变化的原因是__________。

(3)某学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在的恒容密闭容器内充入和，加入合适催化剂后在某温度下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如表：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
压强/MPa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

从反应开始到时，的平均反应速率为______，该温度下的平衡常数为______。

(4)另将和加入密闭容器中，在一定条件下发生上述反应。平衡时的体积分数(%)与温度和压强的关系如图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。

由大到小的关系是__________，判断理由是__________。

Answer 1

【答案】413.4 温度低于时未达平衡，温度升高、反应速率加快，的体积分数增大；高于时，温度升高平衡逆向移动，的体积分数减小 压强越大，的体积分数越小，对应的的体积分数逐渐增大，该反应向逆反应方向移动，则

【解析】

(1)已知，由于H=反应物总键能-生成物总键能计算解答；

(2)反应为放热反应，根据温度对该反应平衡移动的影响分析；

(3)根据表格分析判断平衡状态，结合相同条件下压强之比等于物质的量之比，列“三段式”进行计算；

(4)根据反应在温度和压强的影响下平衡移动的方向使的体积分数(%)变化分析判断。

(1)已知，由于H=反应物总键能-生成物总键能=(2×436+1075)-(3a+462.8+351)=-107，解得a=413.4；

(2)反应为放热反应，φ(CH3OH)变化的原因是：温度低于时未达平衡，温度升高、反应速率加快，的体积分数增大；高于时，温度升高平衡逆向移动，的体积分数减小；

(3)根据表格分析反应进行到20min时达到平衡状态，初始体系压强为12.6MPa，平衡时体系的压强为8.4 MPa，设平衡时CO物质的量变化量为x，列“三段式”：

结合相同条件下压强之比等于物质的量之比，则，解得x=0.5mol，则v(CO)===0.0125mol/(Lmin)，平衡常数K=；

(4)根据反应，压强越大，平衡正向移动，的体积分数越小，根据图像，对应的的体积分数逐渐增大，说明该反应向逆反应方向移动，该反应正向放热，升高温度，平衡逆向移动，则。