Question

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）人們利用CO能與金屬鎳反應(yīng)，生成四羰基鎳，然后將四羰基鎳分解從而實(shí)現(xiàn)鎳的提純，最后可以得到純度達(dá)99.9%的高純鎳．具體反應(yīng)為：Ni（s）+4CO（g）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g）該正反應(yīng)的△H

 

0（選填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）工業(yè)上可利用CO生產(chǎn)乙醇：
2CO（g）+4H₂（g）═CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
又已知：H₂O（l）═H₂O（g）△H₂
 CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃
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）△H
則：△H與△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系是：△H=

 

．
（3）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），
下列選項(xiàng)能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有
A．2v（H₂）=v（CO）
B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化
（4）工業(yè)可采用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1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)K_A、K_B、K_C的大小關(guān)系 為

 

．
③若達(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．
④如圖2中虛線為該反應(yīng)在使用催化劑條件下關(guān)于 起始?xì)錃馀cCO投料比和CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖．
當(dāng)其條件完全相同時(shí)，用實(shí)線畫出不使用催化劑情況下C0平衡轉(zhuǎn)化率的示意圖．
⑤CO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度（T）、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如 圖3所示，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)條件控制在250℃、1.3x10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）由反應(yīng)條件可知，低溫有利于向正反應(yīng)進(jìn)行，高溫有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（3）正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化時(shí)表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
（4）根據(jù)溫度和CO的轉(zhuǎn)化率確定反應(yīng)熱；
②溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，溫度升高平衡向吸熱的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)變化；
③根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率求出平衡常數(shù)，再根據(jù)A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)相同求出容器的體積；
④催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動(dòng)，據(jù)此畫圖；
⑤實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大．

解答： 解：（1）由反應(yīng)條件可知，低溫有利于向正反應(yīng)進(jìn)行，高溫有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)移動(dòng)，故該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
（2）a、2CO（g）+4H₂（g）═CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
b、H₂O（l）═H₂O（g）△H₂
c、CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律a-c×2-3b得到：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）△H=△H₁-2△H₃-3△H₂；
故答案為：△H₁-2△H₃-3△H₂；
（3）A．2v（H₂）=v（CO）沒有指明正逆反應(yīng)方向，故A錯(cuò)誤；
B．因?yàn)镃O與CH₃OCH₃的系數(shù)比為2：1，則CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率，不能說明達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤
C．因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體系數(shù)不等，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說明氣體物質(zhì)的量不變，已達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．因?yàn)榉磻?yīng)前后質(zhì)量不變，體積也不變，混合氣體的密度從反應(yīng)開始到平衡一直不變，不能說明達(dá)到平衡，故D錯(cuò)誤；
E．因?yàn)榉磻?yīng)前后質(zhì)量不變，物質(zhì)的量在變，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化，能說明達(dá)到平衡，故E正確；
故選CE；
（3）①據(jù)圖象可知，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰�，所以正反�?yīng)方向?yàn)榉艧幔还蚀鸢笧椋悍艧幔?br />②因B點(diǎn)與A點(diǎn)溫度相同，K不變，對(duì)于上述反應(yīng)溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，所以A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)K_A=K_B＞K_C，故答案為：K_A=K_B＞K_C；
③T₁時(shí)，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的α=0.5，據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可得K=1．因B點(diǎn)與A點(diǎn)溫度相同，K不變，
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
起始（mol）  10          20            0
轉(zhuǎn)化（mol）  8           16            8 
平衡（mol）  2           4             8
則K=

C(CH 3OH)

C 2(H 2)C(CO)

=

8 V

2 V ×( 4 V ) 2

=1，解得：V=2L，
故答案為：2；
④催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動(dòng)，所以用實(shí)線畫出不使用催化劑情況下C0平衡轉(zhuǎn)化率的示意圖為；
故答案為：；

⑤實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大．
故答案為：在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算等，難度中等，注意對(duì)反應(yīng)中能量的變化圖的理解，本題綜合性較大，是對(duì)熱點(diǎn)知識(shí)的考查；