Question

【題目】科學(xué)家對(duì)一碳化學(xué)進(jìn)行了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。

（1）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.1kJ·mol-1；

3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH2=-31.0 kJ·mol-1。

CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學(xué)方程式為______________________________________。

（2）現(xiàn)向三個(gè)體積均為2L的恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，均分別充入1molCO和2molH2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol-1。三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。當(dāng)反應(yīng)均進(jìn)行到5min時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示，其中只有一個(gè)容器中的反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

①5min時(shí)三個(gè)容器中的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是容器_____________（填序號(hào)）。

②0~5min內(nèi)容器Ⅰ中用CH3OH表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(CH3OH)=_________________。

③當(dāng)三個(gè)容器中的反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率最高的是容器____________（填序號(hào)，下同）；平衡常數(shù)最小的是容器____________________。

（3）CO常用于工業(yè)冶煉金屬，在不同溫度下用CO還原四種金屬氧化物，達(dá)到平衡后氣體中lg與溫度（T）的關(guān)系如圖2所示。下列說(shuō)法正確的是_____________（填字母）。

a.工業(yè)上可以通過(guò)增高反應(yīng)裝置來(lái)延長(zhǎng)礦石和CO接觸的時(shí)間，減少尾氣中CO的含量

b.CO用于工業(yè)冶煉金屬鉻(Cr)時(shí)，還原效率不高

c.工業(yè)冶煉金屬銅(Cu)時(shí)，600℃下CO的利用率比100℃下CO的利用率更大

d.CO還原PbO2反應(yīng)的ΔH>0

Answer 1

【答案】 3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH=-301.3kJ·mol-1 Ⅲ 0.067mol·L-1·min-1(或 mol·L-1·min-1) Ⅰ Ⅲ bc

【解析】（1）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ，②3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ，①×3＋②，得出：3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH=－301.3kJ·mol－1；（2）本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、勒夏特列原理、化學(xué)平衡常數(shù)，①I和II氫氣的體積分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，沒(méi)有達(dá)到化學(xué)平衡，當(dāng)III的氫氣體積分?jǐn)?shù)增大，說(shuō)明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，III達(dá)到平衡；②

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

起始： 1 2 0

變化： x 2x x

5min：1－x 2－2x x I容器中的氫氣的體積分?jǐn)?shù)為40%，因此有(2－2x)/(3－2x)×100%=40%，則x=2/3mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(CH3OH)=2/(3×5×2)mol/(L·min)=1/15mol/(L·min)；③此反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此CO轉(zhuǎn)化率最高的容器是I；平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減小，因此化學(xué)平衡常數(shù)最小的是III；（3）本題考查化學(xué)圖像，a、增高，延長(zhǎng)礦石和CO接觸的時(shí)間，對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無(wú)影響，CO的利用率不低，故a錯(cuò)誤；b、由圖像可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí)，lg一直很高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率很低，故b正確；c、由圖像可知，溫度越低，lg越小，CO轉(zhuǎn)化率越高，故c正確；d、由圖像可知CO還原PbO2的溫度越高lg越高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動(dòng)，△H<0，故d錯(cuò)誤。