【題目】甲醇是有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料,主要應(yīng)用于精細化工、塑料等領(lǐng)域,也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。

1已知反應(yīng)COg+2H2(g== CH3OH(g) H= —99kJ.mol—1中的相關(guān)化學鍵鍵能如下:

化學鍵

HH

CO

C≡O(shè)

HO

CH

E/kJ.mol1

436

343

x

465

413

x=___________________。

2在一容積可變的密閉容器中,1molCO2molH2發(fā)生反應(yīng):COg+2H2(g CH3OH(g) ,

CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與壓強的關(guān)系如圖所示。
①a、b兩點的反應(yīng)速率:v(b)____v(a)(填“>”“<”“=”)。該反應(yīng)的△S______0,圖中的T1______T2(填“>”“<”“=”)。

該合成反應(yīng)的溫度一般控制在240270℃,選擇此溫度范圍的原因是:

I.此溫度范圍下的催化劑活性高;

II______________________________________________________。

圖中a點的壓強平衡常數(shù)KP=_______________(KPa)2(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

3利用合成氣(主要成分為COH2)合成甲醇,發(fā)生主要反應(yīng)如下:

ICOg+2H2(gCH3OH(g) H1

IICO2(g)H2(g) CO(g) + H2O(g) H2

IIICO2(g)3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) H3

上述反應(yīng)對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化曲線如下圖所示。

H1___________H3(填“>”“<”“=”), 理由是__________________________。

【答案】 1076 < < 溫度低于240℃,反應(yīng)速率太慢;同時該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高于270℃,化學平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低(其他合理答案均可) 1.6×107 由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則△H20,根據(jù)蓋斯定律又得△H3△H1△H2,所以△H1△H3

【解析】(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,則H=2×436+x-343-413×3-465=-99,解得x=1076;故答案為:1076

(2)①壓強越大反應(yīng)速率越快,所以a、b兩點的反應(yīng)速率:v(b)v(a);故答案為:>;

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H= —99kJ·mol—1,反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少,S0,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,故TlT2;故答案為:<;<;

③該合成反應(yīng)的溫度一般控制在240270℃,選擇此溫度范圍的原因有此溫度范圍下的催化劑活性高;溫度低于240℃,反應(yīng)速率太慢;同時該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高于270℃,化學平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低,故答案為:溫度低于240℃,反應(yīng)速率太慢;同時該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高于270℃,化學平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低;

a點的一氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%,總壓為0.5MPa,

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

起始量(mol)1 2 0

變化量(mol)x 2x x

平衡量(mol)1-x 2-2x x

而一氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%,所以x=0.5mol,Kp==1.6×10-7;故答案為:1.6×10-7;

(3)由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則H20,根據(jù)蓋斯定律又得H3=H1+H2,所以H1H3;故答案為:<;由圖可知,隨著溫度升高,K2減小,則H20,根據(jù)蓋斯定律又得H3=H1+H2,所以H1H3

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