题目内容

【题目】甲醇是重要的化工原料,也可作燃料。工业上可用CO2H2在一定条件下合成甲醇。回答下列问题。

(1)已知:CO H2 的燃烧热分别为 283.0 kJ·mol-1285.8kJ·mol-1 ,水的汽化热为 44.0kJ·mol-1 反应① CO+H2O=CO2+H2 是生成合成甲醇的原料气(CO2H2)的重要反应,其热化学方程式为: CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =_____ kJ·mol-1

(2)某同学设计实验对反应①进行研究。将 1mol H2O(g) 1mol CO 充入一个恒容密闭容器中,在催化剂和一定温度下达到化学平衡。如图是 CO 的平衡转化率(%)随温度变化的曲线,260℃时反应①的平衡常数 K=_______

(3)CO2 H2在催化剂、一定温度下合成甲醇。图为在容积为 1L 的恒容密闭容器中,加入 3 molH2 1molCO2时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线:

曲线上 A _____(不是”)对应温度下的平衡产率,理由是_____C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是_____(填标号)

A.反应活化能增大 B.催化剂活性低 C.副反应多 D.平衡常数变大 E.平衡逆向移动

(4)CO H2在一定条件下也可以合成甲醇。在容积为1L的恒容密闭容器中,加入 a molH22.0molCO,在催化剂和 260℃温度条件下发生反应:CO+2H2=CH3OH。图为甲醇的浓度与反应时间的关系曲线,tP 时的 v _____tQ 时的 v (填大于、小于或等于),判断的依据是_____,达平衡时氢气的浓度为 1.0mol/L,则起始时加入的氢气的物质的量为_____mol

【答案】-41.2 9 不是 该反应为放热反应,平衡产率随温度的升高而降低 BCE 小于 tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度,反应速率更慢 3.3

【解析】

1H2的燃烧热为-285.8kJ·mol1,故热化学方程式为H2g+ O2g=H2OlH=-285.8KJ·mol1CO的燃烧热为-283.0kJ·mol1,故热化学方程式为①COg+O2g=CO2gH=-283.0KJ·mol1,②H2g+O2g=H2OlH=-285.8KJ·mol1,③H2Ol=H2OgH=+44.0KJ·mol1--③得, CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =-41.2kJ·mol-1。故答案为:-41.2

2)对反应①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 进行研究。

260℃时反应①的平衡常数 K==9。故答案为:9

3)曲线上 A 点不是对应温度下的平衡产率,理由是该反应为放热反应,平衡产率随温度的升高而降低,C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是:A.反应活化能增大,不影响产率,故错误; B.催化剂活性低,产率降低,故正确; C.副反应多,消耗大量原料,故正确; D.平衡常数变大,平衡正向移动,产率升高,故错误;E.平衡逆向移动,产率降低,故正确;故选BCE;故答案为:不是;该反应为放热反应,平衡产率随温度的升高而降低;BCE

4)甲醇的浓度与反应时间的关系曲线可知,tP 时的 v 逆小于tQ 时的 v 逆,tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度,反应速率更慢;由图平衡时c(CH3OH)= 1.15mol·L1,由方程式CO+2H2=CH3OH得氢气的浓度变化量为2.3mol·L1,起始时加入的氢气的浓度为(2.3+1mol·L1=3.3mol·L1,则起始时加入的氢气的物质的量为3.3mol;故答案为:小于:tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度,反应速率更慢;3.3

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