Question

【題目】甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發生的主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3

回答下列問題：

(1)已知△H1=﹣99kJ·mol﹣1，已知△H2=﹣58kJ·mol﹣1，則△H3=______kJ·mol﹣1。

(2)反應①的化學平衡常數K的表達式為______；圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為________(填曲線標記字母)。

(3)合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時體系中的CO平衡轉化率(a)與溫度和壓強的關系如圖2所示。a(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”)圖2中的壓強由大到小為________。

Answer 1

【答案】+41 c(CH3OH)/c(CO)c2(H2) a 減小 P1＞P2＞P3

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析解答；

(2)化學平衡常數指可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；化學平衡常數只受溫度影響，根據溫度對平衡移動的影響，進而判斷溫度對平衡常數的影響；

(3)由圖2可知，壓強一定時，根據溫度對平衡的影響分析判斷；相同溫度下，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①②正反應為氣體分子減小的反應，根據壓強對平衡的影響分析判斷。

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1，②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2，③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3，根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H3=△H2-△H1=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1，故答案為：+41；

(2)反應①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數表達式K=；反應①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，曲線a正確反映平衡常數K隨溫度變化關系，故答案為：；a；

(3)由圖2可知，壓強一定時，隨溫度的升高，CO的轉化率減小；相同溫度下，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①②正反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故增大壓強有利于CO的轉化率升高，故壓強：P1＞P2＞P3，故答案為：減小；P1＞P2＞P3。