Question

【题目】CO是现代化工生产的基础原料，下列有关问题都和CO的使用有关。

（1）利用CO生产乙醇: 2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)ΔH1

又已知：H2O(l)＝H2O(g)ΔH2 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH3

工业上也可利用CO2（g）与H2（g）为原料合成乙醇：

2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（l） ΔH

则：ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是：ΔH＝_______________________。

（2）一定条件下，H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：4H2（g）+2CO（g） CH3OCH3（g）+H2O（g）。下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是____（填字母）。

A．使用高效催化剂 B．降低反应温度

C. 增大体系压强 D．不断将CH3OCH3从反应混合物中分离出来

（3）采用CO与H2反应合成再生能源甲醇，反应如下:CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）。在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如图所示。

①合成甲醇的反应为_______（填 “放热”或“吸热”）反应。

②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_____________。

③达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为_________L。

④CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如图所示，实际生产时条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是________。

Answer 1

【答案】 ΔH1 -2△H3-3△H2 C 放热 KA=KB>KC 2 250℃、1．3×104 kPa下，CO转化率已较高，再增大压强，CO的转化率提高不大，生产成本却增加

【解析】(1)已知：①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1，②H2O(1)═H2O(g)△H2，③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3，根据盖斯定律，将①-②×3-③×2得：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O，则：△H=△H1-3△H2-2△H3，故答案为：△H=△H1-3△H2-2△H3；

(2)A、使用高效催化剂只能增大反应速率，不能改变平衡移动，所以CO的转化率不变，故A错误；B、降低反应温度会减慢反应速率，故B错误；C、增大体系压强不仅增大反应速率，而且平衡也向正反应方向移动，所以CO的转化率也增大，故C正确；D、不断将CH3OCH3从反应混合物中分离出来，即减小生成物的浓度，则反应速率减小，故D错误；故答案为：C；

(3)①由图1可知，压强一定时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应，故答案为：放热；

②平衡常数与压强无关，只与温度有关，A、B温度相等，则KA=KB，相同压强下，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，故KB＞KC，故KA=KB＞KC，故答案为：KA=KB＞KC；

③A、B两点温度相等，压强不同，平衡常数相同，对应A点，CO转化率为0.5，参加反应CO为10mol×0.5=5mol，

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

开始(mol)：10 20 0

转化(mol)：5 10 5

平衡(mol)：5 10 5

故T1温度下，平衡常数K==1，对应B点，CO转化率为0.8，参加反应CO为10mol×0.8=8mol，

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

开始(mol)：10 20 0

转化(mol)：8 16 8

平衡(mol)：2 4 8

设平衡时的体积为VL，则=1，解得V=2，故答案为：2；

④由图3可知，在250°C、1.3x104kPa左右，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，且增大生成成本，得不偿失，故选择250°C、1.3x104kPa左右，故答案为：在250°C、1.3x104kPa左右，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，生产成本却增加。