Question

（共10分）甲醇合成反應(yīng)及其能量變化如圖所示：

（1）寫(xiě)出合成甲醇的熱化學(xué)方程式________________________________。

實(shí)驗(yàn)室在1 L的密閉容器中進(jìn)行模擬合成實(shí)驗(yàn)。將1 mol CO和2 mol H₂通入容器中，分別恒溫在300 ℃和500 ℃反應(yīng)，每隔一段時(shí)間測(cè)得容器內(nèi)CH₃OH的濃度如下表所示：

時(shí)間濃度(mol/L)溫度	10 min	20 min	30 min	40 min	50 min	60 min
300 ℃	0.40	0.60	0.75	0.84	0.90	0.90
500 ℃	0.60	0.75	0.78	0.80	0.80	0.80

（2）在300 ℃反應(yīng)開(kāi)始10 min內(nèi)，H₂的平均反應(yīng)速率為v(H₂)＝________。

（3）在500 ℃達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)K＝________。

（4）在另一體積不變的密閉容器中，充入1.2 mol CO和2.0 mol H₂，一定條件下達(dá)到平衡，測(cè)得容器中壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的一半。計(jì)算該條件下H₂的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。

（5）銅基催化劑具有活性高、選擇性好和條件溫和的特點(diǎn)，已廣泛地使用于CO/CO₂的加氫合成甲醇。該反應(yīng)中a的大小對(duì)反應(yīng)熱ΔH有無(wú)影響，___________________________。

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共10分）

（1）CO(g)＋2H₂(g)=CH₃OH(g)  ΔH＝－(b－a) kJ·mol^－1

（2）0.08 mol/(L·min)

（3）25

（4）80% 

（5）無(wú)影響　

【解析】（1）根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱ΔH＝－(b－a) kJ·mol^－1，所以熱化學(xué)方程式是CO(g)＋2H₂(g)=CH₃OH(g)  ΔH＝－(b－a) kJ·mol^－1。

（2）10min時(shí)甲醇的濃度是0.4mol/，所以根據(jù)化學(xué)方程式可知，消耗氫氣是0.8mol/L，則氫氣的反應(yīng)速率是0.8mol/L÷10min＝0.08 mol/(L·min) 。

（3）在500 ℃達(dá)到平衡時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量濃度是0.8mol/L，所以消耗CO和氫氣分別是0.8mol/L和1.6mol/L，則平衡時(shí)氫氣和CO的濃度分別是0.4mol/L和0.2mol/L，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)是。

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

起始量（mol）        1.2     2        0

轉(zhuǎn)化量（mol）        x       2x       x

平衡量（mol）     1.2－x    2－2x     x

則1.2－x＋2－2x＋x＝3.2÷2

解得2x＝1.6mol

所以氫氣的轉(zhuǎn)化率是2x÷2＝0.8，即80％。

（5）反應(yīng)熱只與反應(yīng)物和生成物能量的相對(duì)大小有關(guān)系，和其余條件都是無(wú)關(guān)系的。