Question

【題目】工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。

I．已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下所示：

化學反應	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	700	800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.34	0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)	K3

請回答下列問題：

(1)反應②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(2)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝__________(用K1、K2表示)。

II．CO使其在一定條件下和H2反應制備甲醇，請根據(jù)圖示回答下列問題：

(1)寫出制備甲醇的熱化學方程式：__________________________________________

(2)從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)=______________。

(3)某溫度下，在一體積不變的密閉容器中充入2.5molCO、7.5molH2，達到平衡吋測得CO的轉化率為90%，此時容器內的壓強是起始的___________倍。

Answer 1

【答案】吸熱 K1K2 2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = - 91 kJ/mol 0.15 molL-1min-1 0.6

【解析】

I．(1)反應②升溫，K增大，說明升溫向吸熱反應即正向是吸熱反應。

(2)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，方程式相加，K相乘，因此K3＝K1K2。

II．(1)根據(jù)圖二的能量圖得出甲醇的熱化學方程式：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = 419kJ/mol - 510 kJ/mol = - 91 kJ/mol。

(2)從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應速率，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)=2 v(CO)。

(3)

2H2(g) ＋ CO(g) CH3OH(g)

開始：7.5mol 2.5mol 0

轉化：4.5mol 2.25mol 2.25mol

平衡：3mol 0.25mol 2.25mol

。

I．(1)反應②升溫，K增大，說明升溫向吸熱反應即正向是吸熱反應，故答案為：吸熱。

(2)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，方程式相加，K相乘，因此K3＝K1K2，故答案為：K1K2。

II．(1)根據(jù)圖二的能量圖得出甲醇的熱化學方程式：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = 419kJ/mol - 510 kJ/mol = - 91 kJ/mol，故答案為：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) ΔH = - 91 kJ/mol，

(2)從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應速率，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)=2 v(CO) = 2×0.075molL-1min-1 = 0.15 molL-1min-1，故答案為：0.15 molL-1min-1。

(3)

2H2(g) ＋ CO(g) CH3OH(g)

開始：7.5mol 2.5mol 0

轉化：4.5mol 2.25mol 2.25mol

平衡：3mol 0.25mol 2.25mol

，故答案為：0.6。