Question

【题目】CO是现代化工生产的基础原料，下列有关问题都和CO的使用有关。

（1） 利用CO生产乙醇: 2CO（g）＋4H2（g）CH3CH2OH（g）＋H2O（g） ΔH1

又已知：H2O（l）=== H2O（g）ΔH2 CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH3

工业上也可利用CO2（g）与H2（g）为原料合成乙醇：2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（l） ΔH

则：ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是：ΔH＝_______________________。

（2）一定条件下，H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：4H2（g）+2CO（g） CH3OCH3（g）+H2O（g），

下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是________（填字母）。

A.使用高效催化剂 B．降低反应温度

C.增大体系压强 D．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来

（3）采用CO与H2反应合成再生能源甲醇，反应如下:

CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）

在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如（图1）所示。

①合成甲醇的反应为______（填“放热”或“吸热”）反应。

②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为__________。

③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为_______________L。

④（图2）中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下CO平衡转化率的示意图．____________

Answer 1

【答案】 ΔH1 -2△H3-3△H2 C 放热 KA=KB>KC 2

【解析】(1)已知：①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1，②H2O(1)═H2O(g)△H2，③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3，根据盖斯定律，则①-②×3-③×2得2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O，则：△H=△H1-3△H2-2△H3，故答案为：△H1-3△H2-2△H3；

(2)A、使用高效催化剂只能增大反应速率，不能改变平衡移动，所以CO的转化率不变，故错误；B、降低反应温度会减慢反应速率，故错误；C、增大压强，反应速率增大，该反应属于气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故正确；D、不断将CH3OH从反应混合物中分离出来，即减小生成物的浓度，则反应速率减小，故错误；故答案为：C；

(3)①据图象可知，温度升高，CO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，即逆反应方向为吸热，所以正反应方向为放热；故答案为：放热；

②因B点与A点温度相同，K不变，即KA=KB，该反应正反应属于放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，所以A、B、C三点的平衡常数KA=KB＞KC，故答案为：KA=KB＞KC；

③T1时，A点对应的α=0.5，

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

起始(mol) 10 20 0

转化(mol) 5 10 5

平衡(mol) 510 5

平衡常数K==1，因B点与A点温度相同，K不变，B点对应的α=0.8，

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

起始(mol) 10 20 0

转化(mol) 8 16 8

平衡(mol) 24 8

则K===1，解得：V=2L，故答案为：2；

④使用催化剂，加快反应速率，达到平衡需要的时间减少，但是不会引起平衡的移动，当不使用催化剂，反应速率减慢，达到平衡需要的时间增大，但平衡状态相同，因此起始H2，CO投料比和CO平衡转化率的关系示意图如下：，故答案为： 。