Question

【題目】碳及化合物在生產生活中用比較廣泛。回答下列問題：

（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

則CO2(g)+3H2(g)=CH2OH(1)+H2O(1)的反應熱 △H=____________。

（2）某研究小組用CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H＜0，將三組混合氣體分別通入到三個2L恒容密閉容器中進行反應，得到如下三組實驗數據：

實驗組	溫度	起始時物質的量/mol			平衡時物質的量/mol			達到平衡所需的時間/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

實驗1條件下平衡常數K=__________，a、b之間可能的關系為_____________。

已知反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中CO的轉化率（a）與溫度（T）、壓強（p）的關系如右圖所示：

①p1______p2（填“＜”“＞”“=”）。先升高溫度、后增大壓強，能否實現b點到c點的轉化？__________（填“能”或“不能”），原因是_____________________________________________。

②a、c兩點的反應速率為v1________v2（填“＜”“＞”“=”）。

③在不改變反應物用量情況下，為提高CO的轉化率可采取的措施是_____________（答出三條措施）。

Answer 1

【答案】 -131.9 kJ·mol-1 0.25 b＝2a+2 < 能 升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低；增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大。兩種因素相互抵消，可以使CO的轉化率保持不變 < 降溫、加壓，將甲醇液化從混合氣體中分離出來

【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

依據蓋斯定律可知①×3－②即可得到反應CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(1)+H2O(1)的反應熱 △H＝－131.9kJ/mol；（2）根據方程式可知

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

起始濃度（mol/L） 1 3 0

變化濃度（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 2 0.5

所以平衡常數K＝0.5/(0.5×22)＝0.25；

實驗3溫度不變，平衡常數不變，此時濃度商Q=1/(0.5×22)＝0.5＞K，反應逆向進行，則

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

起始濃度（mol/L） 0.5 2 1

變化濃度（mol/L） 1-0.5c 2-c 1-0.5c

平衡濃度（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該反應是反應前后氣體體積減小的放熱反應，相同溫度下，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，壓強越大一氧化碳轉化率越大，P1＜P2；壓強一定，升高溫度，平衡逆向進行，一氧化碳轉化率減小，先升高溫度，后增大壓強，一氧化碳轉化率先減小后增大，可以到達C點，使一氧化碳轉化率不變，所以能實現b點到c點的轉化；②C點溫度高反應速率快，達到反應速率需要的時間短，因此反應速率v1＜v2；③反應是氣體體積減小的放熱反應，提高CO的轉化率可采取的措施是降溫、加壓、分離出甲醇、增大氫氣濃度等。