Question

【题目】Ⅰ、在528K、固定计提的容器中，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)过程中能量变化如图所示，曲线Ⅱ表示使用催化剂时的能量变化，若投入a molCO、2amolH2，平衡时能生成0.1amolCH3OH，反应就具工业应用价值。

(1)该反应的热化学方程式为______；

(2)若按上述投料比使该反应具有工业应用价值，CO的平衡转化率为______；

(3)在容器容积不变的前提下，欲提高H2的转化率，可采取的措施______；(答出两项即可)

(4)关于反应历程Ⅰ与反应历程Ⅱ相比较，下列说法正确的是______；

A．反应历程Ⅱ比反应历程Ⅰ放出的热量少

B．反应历程Ⅱ比反应历程Ⅰ反应速率快

C．反应历程Ⅱ比反应历程Ⅰ平衡常数小

D．反应历程Ⅱ和反应历程Ⅰ中CO转化率相同

Ⅱ、已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.1kJ/mol，在容器中充入1.4mol/LN2与4 mol/LH2，其中N2与NH3在达到平衡后改变某条件下的浓度变化如图所示

(5)t2时刻改变的条件为______；

(6)t2=t3时刻的平衡常数为______(mol/L)-2。

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91kJ/mol 10% 增大CO浓度；适当降低温度(或及时分离生成的CH3OH) BD 增大压强 10

【解析】

Ⅰ、(1)图象分析可知反应生成0.5mol甲醇的焓变△H=209.5kJ/mol-255 kJ /mol=--45.5 kJ /mol，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓变△H=-91 kJ /mol，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出反应的热化学方程式；

(2)转化率=参加反应的CO的物质的量与最初CO的物质的量之比；

(3)要提高H2的转化率，可以采取增大CO浓度、适当降低温度、及时分离生成的CH3OH的方法；

(4)催化剂对可逆反应的影响是降低反应的活化能，几块反应速率，不改变化学平衡；

Ⅱ、(5)图象分析可知，t2时刻改变条件氮气浓度增大，氨气浓度增大，随后氨气浓度增大，氮气浓度减小说明是改变的压强，平衡正向进行；

(6)t2时刻平衡常数和t3平衡常数不变，平衡常数K=；

Ⅰ、(1)图象分析可知反应生成0.5mol甲醇的焓变△H=209.5 kJ /mol-255 kJ /mol=--45.5 kJ /mol，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓变△H=-91 kJ /mol，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91 kJ /mol，

故答案为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91 kJ /mol；

(2)若按上述投料比使该反应具有工业应用价值，根据方程式知，参加反应的一氧化碳和生成的甲醇的物质的量相等，所以CO的平衡转化率为：×100%=10%，

故答案为：10%；

(3)可以采取增大CO浓度、适当降低温度、及时分离生成的CH3OH的方法来促使平衡向正反应方向移动，从而提高氢气的转化率，

故答案为：增大CO浓度；适当降低温度(或及时分离生成的CH3OH)；

(4)使用催化剂，只能改变反应速率，不能改变化学平衡，则不会改变反应的焓变、不会影响反应物转化率、不影响化学平衡常数，

A．反应历程Ⅱ和反应历程Ⅰ放出的热量相同，故A错误；

B．反应历程Ⅱ降低了反应的活化能，反应速率比反应历程Ⅰ反应速率快，故B正确；

C．反应历程Ⅱ比反应历程Ⅰ温度不变，平衡常数不变，故C错误；

D．反应历程Ⅱ和反应历程Ⅰ反应速率不同，达到相同平衡状态，反应中CO转化率相同，故D正确；

故答案为：BD；

Ⅱ、(5)图象分析可知，t2时刻改变条件氮气浓度增大，氨气浓度增大，随后氨气浓度增大，氮气浓度减小说明是改变的压强，平衡正向进行，t2改变的条件是增大压强，

故答案为：增大压强；

(6)t2时刻平衡常数和t3平衡常数不变，c(N2)=0.3175mol/L，t1时刻分离氨气1mol/L，平衡状态c(NH3)=1.165mol/L，c(H2)=4mol/L-2×1.165mol/L=0.7525mol/L

平衡常数K=≈10，

故答案为：10。