Question

【題目】Ⅰ、在528K、固定計提的容器中，反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)過程中能量變化如圖所示，曲線Ⅱ表示使用催化劑時的能量變化，若投入a molCO、2amolH2，平衡時能生成0.1amolCH3OH，反應就具工業(yè)應用價值。

(1)該反應的熱化學方程式為______；

(2)若按上述投料比使該反應具有工業(yè)應用價值，CO的平衡轉化率為______；

(3)在容器容積不變的前提下，欲提高H2的轉化率，可采取的措施______；(答出兩項即可)

(4)關于反應歷程Ⅰ與反應歷程Ⅱ相比較，下列說法正確的是______；

A．反應歷程Ⅱ比反應歷程Ⅰ放出的熱量少

B．反應歷程Ⅱ比反應歷程Ⅰ反應速率快

C．反應歷程Ⅱ比反應歷程Ⅰ平衡常數小

D．反應歷程Ⅱ和反應歷程Ⅰ中CO轉化率相同

Ⅱ、已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.1kJ/mol，在容器中充入1.4mol/LN2與4 mol/LH2，其中N2與NH3在達到平衡后改變某條件下的濃度變化如圖所示

(5)t2時刻改變的條件為______；

(6)t2=t3時刻的平衡常數為______(mol/L)-2。

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91kJ/mol 10% 增大CO濃度；適當降低溫度(或及時分離生成的CH3OH) BD 增大壓強 10

【解析】

Ⅰ、(1)圖象分析可知反應生成0.5mol甲醇的焓變△H=209.5kJ/mol-255 kJ /mol=--45.5 kJ /mol，反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓變△H=-91 kJ /mol，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變寫出反應的熱化學方程式；

(2)轉化率=參加反應的CO的物質的量與最初CO的物質的量之比；

(3)要提高H2的轉化率，可以采取增大CO濃度、適當降低溫度、及時分離生成的CH3OH的方法；

(4)催化劑對可逆反應的影響是降低反應的活化能，幾塊反應速率，不改變化學平衡；

Ⅱ、(5)圖象分析可知，t2時刻改變條件氮氣濃度增大，氨氣濃度增大，隨后氨氣濃度增大，氮氣濃度減小說明是改變的壓強，平衡正向進行；

(6)t2時刻平衡常數和t3平衡常數不變，平衡常數K=；

Ⅰ、(1)圖象分析可知反應生成0.5mol甲醇的焓變△H=209.5 kJ /mol-255 kJ /mol=--45.5 kJ /mol，反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓變△H=-91 kJ /mol，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變寫出反應的熱化學方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91 kJ /mol，

故答案為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-91 kJ /mol；

(2)若按上述投料比使該反應具有工業(yè)應用價值，根據方程式知，參加反應的一氧化碳和生成的甲醇的物質的量相等，所以CO的平衡轉化率為：×100%=10%，

故答案為：10%；

(3)可以采取增大CO濃度、適當降低溫度、及時分離生成的CH3OH的方法來促使平衡向正反應方向移動，從而提高氫氣的轉化率，

故答案為：增大CO濃度；適當降低溫度(或及時分離生成的CH3OH)；

(4)使用催化劑，只能改變反應速率，不能改變化學平衡，則不會改變反應的焓變、不會影響反應物轉化率、不影響化學平衡常數，

A．反應歷程Ⅱ和反應歷程Ⅰ放出的熱量相同，故A錯誤；

B．反應歷程Ⅱ降低了反應的活化能，反應速率比反應歷程Ⅰ反應速率快，故B正確；

C．反應歷程Ⅱ比反應歷程Ⅰ溫度不變，平衡常數不變，故C錯誤；

D．反應歷程Ⅱ和反應歷程Ⅰ反應速率不同，達到相同平衡狀態(tài)，反應中CO轉化率相同，故D正確；

故答案為：BD；

Ⅱ、(5)圖象分析可知，t2時刻改變條件氮氣濃度增大，氨氣濃度增大，隨后氨氣濃度增大，氮氣濃度減小說明是改變的壓強，平衡正向進行，t2改變的條件是增大壓強，

故答案為：增大壓強；

(6)t2時刻平衡常數和t3平衡常數不變，c(N2)=0.3175mol/L，t1時刻分離氨氣1mol/L，平衡狀態(tài)c(NH3)=1.165mol/L，c(H2)=4mol/L-2×1.165mol/L=0.7525mol/L

平衡常數K=≈10，

故答案為：10。