Question

【題目】科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。

（1）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.1kJ·mol-1；

3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH2=-31.0 kJ·mol-1。

CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為______________________________________。

（2）現向三個體積均為2L的恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，均分別充入1molCO和2molH2，發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol-1。三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。當反應均進行到5min時H2的體積分數如圖1所示，其中只有一個容器中的反應已經達到平衡狀態。

①5min時三個容器中的反應達到化學平衡狀態的是容器_____________（填序號）。

②0~5min內容器Ⅰ中用CH3OH表示的化學反應速率v(CH3OH)=_________________。

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態時，CO的轉化率最高的是容器____________（填序號，下同）；平衡常數最小的是容器____________________。

（3）CO常用于工業冶煉金屬，在不同溫度下用CO還原四種金屬氧化物，達到平衡后氣體中lg與溫度（T）的關系如圖2所示。下列說法正確的是_____________（填字母）。

a.工業上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸的時間，減少尾氣中CO的含量

b.CO用于工業冶煉金屬鉻(Cr)時，還原效率不高

c.工業冶煉金屬銅(Cu)時，600℃下CO的利用率比100℃下CO的利用率更大

d.CO還原PbO2反應的ΔH>0

Answer 1

【答案】 3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH=-301.3kJ·mol-1 Ⅲ 0.067mol·L-1·min-1(或 mol·L-1·min-1) Ⅰ Ⅲ bc

【解析】（1）本題考查熱化學反應方程式的計算，①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ，②3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ，①×3＋②，得出：3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH=－301.3kJ·mol－1；（2）本題考查化學平衡狀態的判斷、勒夏特列原理、化學平衡常數，①I和II氫氣的體積分數減小，說明反應向正反應方向進行，沒有達到化學平衡，當III的氫氣體積分數增大，說明升高溫度，平衡向逆反應方向進行，III達到平衡；②

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

起始： 1 2 0

變化： x 2x x

5min：1－x 2－2x x I容器中的氫氣的體積分數為40%，因此有(2－2x)/(3－2x)×100%=40%，則x=2/3mol，根據化學反應速率的數學表達式，v(CH3OH)=2/(3×5×2)mol/(L·min)=1/15mol/(L·min)；③此反應的正反應是放熱反應，因此CO轉化率最高的容器是I；平衡常數只受溫度的影響，溫度升高，平衡向逆反應方向進行，化學平衡常數減小，因此化學平衡常數最小的是III；（3）本題考查化學圖像，a、增高，延長礦石和CO接觸的時間，對化學平衡移動無影響，CO的利用率不低，故a錯誤；b、由圖像可知用CO工業冶煉金屬鉻時，lg一直很高，說明CO轉化率很低，故b正確；c、由圖像可知，溫度越低，lg越小，CO轉化率越高，故c正確；d、由圖像可知CO還原PbO2的溫度越高lg越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，△H<0，故d錯誤。