Question

【題目】CO、H2、CH3OH均是清潔能源。

（1）已知部分化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	CO	O=O	C=O	C-O
E/(kJ mol-1)	958.5	497	745	351

2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) H1 H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) H2 = -41 kJmol-1

CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) H3 = -660kJmol-1

則△H1=_____ kJmol-1，反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=_____ kJmol-1。

（2）一定條件下，在容積為2 L的密閉容器Q中充入a mol CO與b molH2合成甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)。測得平衡時混合氣體中CH3OH的體積百分含量與溫度、 壓強之間的關系如圖1所示，圖2表示在一定溫度下，H2的平衡轉化率與反應開始時兩種反應物的投料物質的量之比（用X表示）、壓強之間的關系。

①壓強相同時，溫度為T1、T2時，反應達到平衡所需要的時間分別為t1、t2，則二者之間的相對大小為t1___ t2(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

②P1_____P2(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

③若a =2，b=4，則壓強為P1、溫度為T1時該反應的平衡常數K=______________。

④若在壓強為P1、溫度為T1時，向Q容器中同時加入等物質的量的CO、H2、CH3OH三種氣體，則反應開始時，v(CH3OH)正_____v(CH3OH)逆(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

Answer 1

【答案】-566 -107 > > 4.5 無法確定

【解析】

（1）根據化學方程式及化學鍵鍵能數據，H1；根據蓋茨定律，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的，故本小題答案為：-566；-107；

（2）①因為CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H=-107kJmol-1，所以溫度越高，平衡時CH3OH的含量越低，所以圖1中T2>T1，壓強相同、溫度為T1、T2時，反應達到平衡所需要的時間分別為t1、t2，則二者的相對大小關系為t1>t2，本小題的答案為：>；

②已知a mol CO與b molH2合成甲醇，故投料物質的量之比（用X表示）為： ；由圖2知，投料比相同時，壓強為P1時氫氣平衡轉化率高，又因為該反應正向為氣體體積減小的反應，故P1>P2，本小題答案為：>；

③若a=2，b=4，則壓強為P1、溫度為T1時，列三段式：

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

開始（mol）2 4 0

轉化（mol）x 2x x

平衡（mol）2-x 4-2x x

由圖1，此條件下平衡時CH3OH的體積分數為40%，所以：，解得，所以平衡時n（CO）= mol，n（H2）=mol，又因為容積為2L，所以CO、H2、CH3OH的平衡濃度分別為：mol·L-1、mol·L-1、 mol·L-1，故，本小題答案為：4.5；

④若在壓強為P1、溫度為T1時，向Q容器中同時加入等物質的量的CO、H2、CH3OH三種氣體（設為y），此時濃度商=，與K無法比較大小，不能確定平衡向哪個方向移動，故無法確定ν(CH3OH)正與ν(CH3OH)逆的大小。