Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

回答下列问题：

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H—H	C—O	C←=O	H—O	C—H
E/(kJ·mol－1)	436	343	1076	465	413

已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，由此计算ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是___________________________________________________。

（3）合成气的组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是______________________________________________________。图2中的压强由大到小为__________，其判断理由是___________________________________。

Answer 1

【答案】＋41a反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小减小升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3＞p2＞p1相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高。

【解析】

（1）根据△H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H1=(1076＋2×436－3×413－343－465)kJ·mol－1=-99kJ·mol－1，根据目标反应方程式，③应是②－①，△H3=△H2－△H1=(－58＋99)kJ·mol－1=＋41kJ·mol－1；

（2）根据图像1，反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小，曲线a反映化学平衡常数K随温度变化的曲线；

（3）升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，推出p3＞p2＞p1。