Question

【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总×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:____________。

Answer 1

【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)的△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+②×2-①得 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(Kp或lnKp)减小。