Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)如下:

I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol

III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3=-49.53kJ/mol

某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱
物質(zhì)	CO	CO2	H2	CH3OH(g)
標(biāo)準(zhǔn)生成熱(kJ/mol)	-110.52	-393.51	0	-201.25

回答下列問(wèn)題:

(1)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱是常用的化學(xué)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，可以用來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱�；瘜W(xué)反應(yīng)熱:ΔH=生成物標(biāo)準(zhǔn)生成熱總和一反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)生成熱總和。計(jì)算 △H1=_____kJ/mol。

(2)在一容積可變的密團(tuán)容器中，1molCO與2molH2發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1，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)的反應(yīng)速率:v(a)___v(b)(填“>”、“<”或“=”)

②T1____T2(填“>”、“<"或“=”)，原因是___________________________。

③在c點(diǎn)條件下，下列敘述能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____(填代號(hào))。

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變

C.混合氣體的密度不再改變 d.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和保持不變

④計(jì)算圖中a點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp____(kPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(3)合成甲醇尾氣中CO的濃度常用電化學(xué)氣敏傳感器進(jìn)行測(cè)量，其中CO傳感器可用下圖簡(jiǎn)單表示，則陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為_________。

Answer 1

【答案】－90.73＜＜CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故T1<T2bc1.6×10-7(kPa)-2CO+H2O-2e-=CO2+2H+

【解析】

（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=-201.25kJ/mol+110.52kJ/mol-0=－90.73kJ/mol；(2) ①b點(diǎn)壓強(qiáng)大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，則a、b兩點(diǎn)的反應(yīng)速率:v(a) <v(b)；②壓強(qiáng)相同時(shí)一氧化碳的轉(zhuǎn)化率高，所以平衡正向移動(dòng)，而正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故T1<T2；③a.只要反應(yīng)發(fā)生就有H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，故錯(cuò)誤；b.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變，說(shuō)明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；C.混合氣體的密度不再改變，說(shuō)明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；d.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和保持不變，可能平衡也可能未平衡，故錯(cuò)誤。答案選bc；④圖2中a點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，總壓強(qiáng)為0.5106Pa，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，

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

起始量（mol/L） 1 2 0

變化量（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.5

用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，平衡常數(shù)Kp===1.6(kPa)-2；（3）陽(yáng)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)為：CO+H2O-2e-=CO2+2H+。