Question

【題目】CO是現(xiàn)代化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料，下列有關(guān)問題都和CO的使用有關(guān)。

（1）利用CO生產(chǎn)乙醇: 2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)ΔH1

又已知：H2O(l)＝H2O(g)ΔH2 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH3

工業(yè)上也可利用CO2（g）與H2（g）為原料合成乙醇：

2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（l） ΔH

則：ΔH與ΔH1、ΔH2、ΔH3之間的關(guān)系是：ΔH＝_______________________。

（2）一定條件下，H2、CO在體積固定的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：4H2（g）+2CO（g） CH3OCH3（g）+H2O（g）。下列措施中能夠同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是____（填字母）。

A．使用高效催化劑 B．降低反應(yīng)溫度

C. 增大體系壓強(qiáng) D．不斷將CH3OCH3從反應(yīng)混合物中分離出來

（3）采用CO與H2反應(yīng)合成再生能源甲醇，反應(yīng)如下:CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）。在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖所示。

①合成甲醇的反應(yīng)為_______（填 “放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

②A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為_____________。

③達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積為_________L。

④CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖所示，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是________。

Answer 1

【答案】 ΔH1 -2△H3-3△H2 C 放熱 KA=KB>KC 2 250℃、1．3×104 kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，生產(chǎn)成本卻增加

【解析】(1)已知：①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1，②H2O(1)═H2O(g)△H2，③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3，根據(jù)蓋斯定律，將①-②×3-③×2得：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O，則：△H=△H1-3△H2-2△H3，故答案為：△H=△H1-3△H2-2△H3；

(2)A、使用高效催化劑只能增大反應(yīng)速率，不能改變平衡移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；B、降低反應(yīng)溫度會(huì)減慢反應(yīng)速率，故B錯(cuò)誤；C、增大體系壓強(qiáng)不僅增大反應(yīng)速率，而且平衡也向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率也增大，故C正確；D、不斷將CH3OCH3從反應(yīng)混合物中分離出來，即減小生成物的濃度，則反應(yīng)速率減小，故D錯(cuò)誤；故答案為：C；

(3)①由圖1可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；

②平衡常數(shù)與壓強(qiáng)無關(guān)，只與溫度有關(guān)，A、B溫度相等，則KA=KB，相同壓強(qiáng)下，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)減小，故KB＞KC，故KA=KB＞KC，故答案為：KA=KB＞KC；

③A、B兩點(diǎn)溫度相等，壓強(qiáng)不同，平衡常數(shù)相同，對(duì)應(yīng)A點(diǎn)，CO轉(zhuǎn)化率為0.5，參加反應(yīng)CO為10mol×0.5=5mol，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

開始(mol)：10 20 0

轉(zhuǎn)化(mol)：5 10 5

平衡(mol)：5 10 5

故T1溫度下，平衡常數(shù)K==1，對(duì)應(yīng)B點(diǎn)，CO轉(zhuǎn)化率為0.8，參加反應(yīng)CO為10mol×0.8=8mol，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

開始(mol)：10 20 0

轉(zhuǎn)化(mol)：8 16 8

平衡(mol)：2 4 8

設(shè)平衡時(shí)的體積為VL，則=1，解得V=2，故答案為：2；

④由圖3可知，在250°C、1.3x104kPa左右，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，且增大生成成本，得不償失，故選擇250°C、1.3x104kPa左右，故答案為：在250°C、1.3x104kPa左右，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，生產(chǎn)成本卻增加。