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【题目】工业上可通过煤的液化合成甲醇,主反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=x

(1)己知常温下CH3OH、H2和CO的燃烧热分別为726.5kl/mo1、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol,則x=_______;为提高合成甲醇反应的选择性,关键因素是___________

(2)TK下,在容积为1.00 L的某密闭容器中进行上述反应(CH3OH为气体),相关数据如图。

①该反应0-10min的平均速率v(H2)=_______;M和N点的逆反应速率较大的是______(填“v逆(M)”、“v逆(N)”或“不能确定”)

②10min时容器内CO的体积分数为_______。相同条件下,若起始投料加倍,达平衡时,CO的体积分数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)

③对于气相反应,常用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(CB)表示平衡常数(以Kp表示),其中,PB=P×B的体积分数;若在TK下平衡气体总压强xatm,则该反应Kp=____(计算表达式)。实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对数)如图,请分析lnK随T呈现上述变化趋势的原因是:____________

【答案】-127.5kJ/mol 催化剂(或提高催化剂的选择性) 0.12mol/(L·min) 不能确定 2/9(或22.22%) 减小 该反应正反应为放热反应,当温度升高平衡逆向移动,平衡常数(Kp或lnKp)减小

【解析】

(1)CH3OH、H2和CO的燃烧热分別为726.5kl/mo1、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol,则CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-726.5 kJ/mol①;H2(g)+O2(g)═H2O;△H=-285.5kJ/mol②;CO(g)+O2(g)═CO2(g);△H=-283kJ/mol③,根据盖斯定律计算CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H;选择合适的催化剂可以提高合成甲醇反应的选择性(2) ①根据计算10min时氢气浓度逐渐减小平衡正向移动改变的条件可能是加入CO(g)或分离出甲醇或降低温度②根据图示10min时容器内CO的物质的量是0.4mol、氢气的物质的量是0.8mol、甲醇的物质的量是0.6mol;相同条件下,若起始投料加倍,相当于加压平衡正向移动;③带入压强计算Kp;该反应正反应为放热反应,当温度升高平衡逆向移动

(1)CH3OH、H2和CO的燃烧热分別为726.5kl/mo1、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol,则CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5 kJ/mol ①;H2(g)+O2(g)═H2O;△H=-285.5kJ/mol②;CO(g)+O2(g)═CO2(g);△H=-283kJ/mol③,根据盖斯定律③+②×2- CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-283kJ/mol-285.5kJ/mol×2+726.5 kJ/mol =-127.5 kJ/mol;选择合适的催化剂可以提高合成甲醇反应的选择性所以关键因素是催化剂;(2) ① mol/(L·min);10min时氢气浓度逐渐减小平衡正向移动改变的条件可能是加入CO(g)或分离出甲醇或降低温度若加入CO(g)反应速率加快;若分离出甲醇或降低温度反应速率减慢所以不能确定M和N点的逆反应速率的大小②根据图示10min时容器内CO的物质的量是0.4mol、氢气的物质的量是0.8mol、甲醇的物质的量是0.6mol,CO的体积分数为22.22% ;相同条件下,若起始投料加倍,相当于加压平衡正向移动所以CO的体积分数将减小;③ Kp= 该反应正反应为放热反应,当温度升高平衡逆向移动平衡常数(KplnKp)减小

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