Question

【題目】甲醇、乙醇是生活中常見且用途廣泛的物質(zhì)，其合成方法和性質(zhì)均具有研究價值。

(1)已知下表中鍵能數(shù)據(jù)，則氣態(tài)乙醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為__________。

化學(xué)鍵	C-C	C-H	O-O	H-O	C-O	C-O
鍵能/(kJ·mol-1)	348	413	498	463	351	799

(2)向一容積可變的密閉容器中充入1mol CO與2 molH2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1<0。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①a、b兩點(diǎn)的反位速率：v(b)_____v(a)(填“>”“<”或“=”，下同)。

②T1____T2。

③該合成反應(yīng)的溫度一般控制在240～270℃，選擇此范圍的原因：此溫度范圍下的催化劑活性高；__________________________。

④圖中a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)的化學(xué)平衡常教K(a)、K(b)、K(c)的大小關(guān)系為_________。

(3)利用合成氣(主要成分為CO和H2)合成甲醇，主要發(fā)生如下反應(yīng)：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1；

CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2；

CO2(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，其中K1、K2隨溫度的變化如圖所示。

則△H1_____((填“>”“<”或“=”) △H3，理由是__________________。

Answer 1

【答案】 C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) △H=-1253 kJmol-1 > < 溫度低于240℃時，反應(yīng)速率較慢，同時該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高于270℃時，化學(xué)平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低 K(a)=K(b)<K(c) < 由圖可知，隨著溫度升高，K1減小，則△H1<0，K2增大，則△H2>0，根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H1<△H3

【解析】(1)已知反應(yīng) C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) 的△H=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=（413×5+348×1+351×1+463×1+498×3） kJmol-1 -（799×4+463×6） kJmol-1=-1253 kJmol-1，則氣態(tài)乙醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) △H=-1253 kJmol-1 ；

(2)①溫度相同時，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，則a、b兩點(diǎn)的反位速率：v(b)＞v(a)；

②壓強(qiáng)相同時，溫度越高達(dá)到平衡所需要的時間越短，則T1＜T2；

③溫度低于240℃時，反應(yīng)速率較慢，同時該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高于270℃時，化學(xué)平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低，再結(jié)合催化劑活性，比反應(yīng)的溫度一般控制在240～270℃；

④圖中a、b兩點(diǎn)溫度不變，平衡常數(shù)不變，即K(a)=K(b)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則K(a)=K(b)<K(c)；

(3)由圖可知，隨著溫度升高，K1減小，則△H1<0，K2增大，則△H2>0，根據(jù)蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H1<△H3。