题目内容
【题目】中国科学院大连化学物理研究所的“甲醇制取低碳烯经(
技术”获得国家科学技术发明一等奖，该技术先由煤气化制合成气再由合成气制甲醇和氨气，最后由甲醇制乙烯和丙烯。
(1)煤气化包含一系列化学反应，已知热化学方程式：
则反应
_____
(2)以投料比
合成甲醇：
，温度、压强与
的平衡转化率的关系如图所示
回答下列问题：
①
_____(填＞”或“＜)0
②
______(填“＞“或“＜”)
③
，
时，
点的
_____(填>”或＂<＂)
。
④若起始时提高投料比
的平衡转化率将_______(填”増大”或“减小”)。
⑤参照下表，实际工业生产中大多采用和
，其优点是____________。
span>方法 | 催化剂 | 条件 | 备注 | 特点 | |
压力 | 温度 | ||||
高压法 |
二元催化剂 | 25~30 | 380~400 | 1924年工业化 | (1)催化剂不易中毒，再生困难 (2)副反应多 |
低压法 |
三元催化剂 | 5 | 230~270 | 1966年工业化 | (1)催化剂易中毒，再生容易，寿命为1~2年 (2)副反应少 |
(3)
和
生成
的反应为
，在
催化剂作用下的反应历程如下(
表示吸附态)
化学吸附：
；
表面反应
；
，
脱附：
其中，的吸附分解反应活化能高，速率慢，决定了合成氨的整体反应速率.
①有利于提高合成氨平衡产率的条件有______(填字母)
A 低温 B 高温 C 低压 D 高压 E 催化剂
②标准平衡常数
＝
，其中
为标准压强(
)，
、
和
为各组分的平衡分压，如
，
为平衡总压，
为平衡系统中的物质的量分数.已知起始时向一密闭容器中投入
和
，反应
＋
在恒定温度和标准压强下进行，的平衡产率为
，则该反应的＝________(用含的代数式表示)。下图中可以表示标准平衡常数随温度
的变化趋势的是____________(填字母)
【答案】-41 < < < 增大 低压法所需的动力设备要求低，耗能也低，副反应少，催化剂易再生 
【或
】 
【解析】
(1)根据盖斯定律计算反应热；
(2)①分析图象可知，一氧化碳转化率随温度升高减小，说明平衡逆向进行，分析反应能量变化；
②增大压强，平衡向着气体体积减小的方向移动；
③M点时CO的转化率大于平衡时的转化率，平衡逆向移动；
④增大氢气的浓度，平衡正向移动；
⑤由表可知其优点是：1、压强低，对设备要求不高；2、反应温度低，节省能源；3、催化剂再生容易，副反应少。
（3）①由合成氨的热化学方程式可知，该反应为放热反应，且氨气生成的方向为体积减小的方向，据此选择反应条件；
②列出三段式，求出平衡时N2、H2、NH3平衡时的物质的量分数，代入公式计算；
=
，反应为放热反应，随着温度的升高，
逐渐减小，据此分析判断。
(1)已知：①
②
根据盖斯定律：①
②得反应
的 
，
因此，本题正确答案是：-41；
（2）①由图象可知，一氧化碳转化率随温度升高减小，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，故△H＜0；
②CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g），增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，故P1＜P2，
故答案为：＜，＜；
③M点时CO的转化率大于平衡时的转化率，平衡逆向移动，
<
；
故答案为：<；
④提高起始时的投料比
，相当于增大氢气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率将增大，
故答案为：增大；
⑤由表可知其优点是：1、压强低，对设备要求不高；2、反应温度低，节省能源；3、催化剂再生容易，副反应少；
故答案为：低压法所需的动力设备要求低，耗能也低，副反应少，催化剂易再生。
（3）①由合成氨的热化学方程式可知，该反应为放热反应，且氨气生成的方向为体积减小的方向，
A项，降低温度，平衡正向移动，则低温有利于提高合成氨平衡产率，故选A项；
B项，升高温度，平衡逆向移动，则高温不利于提高合成氨平衡产率，故不选B项；
C项，降低压强，平衡逆向移动，则低压不利于提高合成氨平衡产率，故不选C项；
D项，增大压强，平衡正向移动，则高压有利于提高合成氨平衡产率，故选D项；
E项，催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡的状态，则催化剂不能提高合成氨平衡产率，故不选E项。
综上所述，本题正确答案为AD。
②N2和H2起始物质的量分别为
和
，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为，则：
＋
起始量（mol） 0
转化量（mol） 
a
平衡量（mol） 
a 平衡时总物质的量为（2-）a mol
则
=
，
=
，
=
，
则＝
=
；
=，反应为放热反应，随着温度的升高，逐渐减小，故随着温度的升高，逐渐减小，减小的程度不是均匀的，故选D项。
故答案为：；D。
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