Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，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，發生的主反應如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

回答下列問題：

（1）已知反應①中的相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H—H	C—O	C←=O	H—O	C—H
E/(kJ·mol－1)	436	343	1076	465	413

已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，由此計算ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）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)，其判斷理由是___________________________________________________。

（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(α)與溫度和壓強的關系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”)，其原因是______________________________________________________。圖2中的壓強由大到小為__________，其判斷理由是___________________________________。

Answer 1

【答案】＋41a反應①為放熱反應，平衡常數應隨溫度升高變小減小升高溫度時，反應①為放熱反應，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又使產生CO的量增大；總結果，隨溫度升高，使CO的轉化率降低p3＞p2＞p1相同溫度下，由于反應①為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高。

【解析】

（1）根據△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和，即△H1=(1076＋2×436－3×413－343－465)kJ·mol－1=-99kJ·mol－1，根據目標反應方程式，③應是②－①，△H3=△H2－△H1=(－58＋99)kJ·mol－1=＋41kJ·mol－1；

（2）根據圖像1，反應①為放熱反應，平衡常數應隨溫度升高變小，曲線a反映化學平衡常數K隨溫度變化的曲線；

（3）升高溫度時，反應①為放熱反應，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又使產生CO的量增大；總結果，隨溫度升高，使CO的轉化率降低；相同溫度下，由于反應①為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高，推出p3＞p2＞p1。