Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工業上可用CO2和H2在一定條件下合成甲醇。回答下列問題。

(1)已知：CO 和 H2 的燃燒熱分別為 283.0 kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1 ，水的汽化熱為 44.0kJ·mol-1， 反應① CO+H2O=CO2+H2 是生成合成甲醇的原料氣(CO2、H2)的重要反應，其熱化學方程式為： CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =_____ kJ·mol-1。

(2)某同學設計實驗對反應①進行研究。將 1mol H2O(g)和 1mol CO 充入一個恒容密閉容器中，在催化劑和一定溫度下達到化學平衡。如圖是 CO 的平衡轉化率(%)隨溫度變化的曲線，260℃時反應①的平衡常數 K=_______。

(3)CO2和 H2在催化劑、一定溫度下合成甲醇。圖為在容積為 1L 的恒容密閉容器中，加入 3 molH2和 1molCO2時經過相同時間甲醇產率與反應溫度的關系曲線：

曲線上 A 點_____(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產率，理由是_____，C 點甲醇的產率低于 B 點的原因可能是_____(填標號)。

A.反應活化能增大 B.催化劑活性低 C.副反應多 D.平衡常數變大 E.平衡逆向移動

(4)CO和 H2在一定條件下也可以合成甲醇。在容積為1L的恒容密閉容器中，加入 a molH2和2.0molCO，在催化劑和 260℃溫度條件下發生反應：CO+2H2=CH3OH。圖為甲醇的濃度與反應時間的關系曲線，tP 時的 v 逆_____tQ 時的 v 逆(填大于、小于或等于)，判斷的依據是_____，達平衡時氫氣的濃度為 1.0mol/L，則起始時加入的氫氣的物質的量為_____mol。

Answer 1

【答案】-41.2 9 不是 該反應為放熱反應，平衡產率隨溫度的升高而降低 BCE 小于 tP 時的甲醇濃度小于tQ 時濃度，反應速率更慢 3.3

【解析】

（1）H2的燃燒熱為-285.8kJ·mol－1，故熱化學方程式為H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1；CO的燃燒熱為-283.0kJ·mol－1，故熱化學方程式為①CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-283.0KJ·mol－1，②H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1，③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0KJ·mol－1，1×①-②-③得， CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =-41.2kJ·mol-1。故答案為：-41.2；

（2）對反應①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 進行研究。

260℃時反應①的平衡常數 K==9。故答案為：9；

（3）曲線上 A 點不是對應溫度下的平衡產率，理由是該反應為放熱反應，平衡產率隨溫度的升高而降低，C 點甲醇的產率低于 B 點的原因可能是：A.反應活化能增大，不影響產率，故錯誤； B.催化劑活性低，產率降低，故正確； C.副反應多，消耗大量原料，故正確； D.平衡常數變大，平衡正向移動，產率升高，故錯誤；E.平衡逆向移動，產率降低，故正確；故選BCE；故答案為：不是；該反應為放熱反應，平衡產率隨溫度的升高而降低；BCE；

（4）甲醇的濃度與反應時間的關系曲線可知，tP 時的 v 逆小于tQ 時的 v 逆，tP 時的甲醇濃度小于tQ 時濃度，反應速率更慢；由圖平衡時c(CH3OH)= 1.15mol·L－1，由方程式CO+2H2=CH3OH得氫氣的濃度變化量為2.3mol·L－1，起始時加入的氫氣的濃度為（2.3+1）mol·L－1=3.3mol·L－1，則起始時加入的氫氣的物質的量為3.3mol；故答案為：小于：tP 時的甲醇濃度小于tQ 時濃度，反應速率更慢；3.3。