Question

【題目】C1化學(xué)又稱一碳化學(xué),研究以含有一個碳原子的物質(zhì)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的有機化學(xué)及工藝，因其在材料科學(xué)和開發(fā)清沽燃料方面的重要作用已發(fā)展成為一門學(xué)科。燃煤廢氣中的CO、CO2均能轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)化工原料、清潔能源甲醇：

①3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g) + H2O(l) △H1

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2

Ⅰ．已知：18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44KJ的熱量。

化學(xué)鍵	C-H	C-O	C=O	H-H	O-H
鍵能/KJ/mol	412	351	745	436	462

則△H1_____________________

Ⅱ．一定條件下，在恒容的密閉容器中投入1molCO 和2mol H2，反應(yīng)②在催化劑作用下充分反應(yīng)，CH3OH在平衡混合氣中的體積分數(shù)在不同壓強下隨溫度的變化如圖l所示：

（1）圖中壓強的相對大小是P1______P2（填“>”“<”或“=”），判斷的理由是________

（2）A、B、C三點的化學(xué)平衡常數(shù)的相對大小K(A)______K(B)_____ K(C)（填“>”“<”或“=”) ，計算C點的壓強平衡常數(shù)Kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×體積分數(shù)）

（3）300℃，P2條件下，處于E點時V正________V逆（填“>”“<”或“=”）

（4）某溫度下，不能說明該反應(yīng)己經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是______________。

a．容器內(nèi)的密度不再變化

b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l

c．容器內(nèi)氣體體積分數(shù)不再變化

d. 容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

e．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分數(shù)不再變化

（5）反應(yīng)開始至在C點達平衡，各物質(zhì)的濃度隨時間變化曲線如圖2所示，保持溫度不變，t1時改變條件為_________，此時平衡_______。（填“正向移動”“逆向移動”“不移動” )

Ⅲ.工業(yè)上可通過甲醛羰基化法制取甲酸甲酯，25℃時，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)，部分研究如下圖所示：

①根據(jù)反應(yīng)體系的壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響并綜合考慮生產(chǎn)成本因素的是_____（填下列序號字母）

a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pac. 5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的實際工業(yè)生產(chǎn)中，采用的溫度是80℃，其理由是_______

Answer 1

【答案】 -219KJ/mol > 由圖像可知，當溫度不變時，P1條件下達平衡CH3OH的體積分數(shù)最大，反應(yīng)②正向為氣體體積減小的反應(yīng)，其他條件不變時，加壓平衡正向移動，CH3OH的體積分數(shù)增大。 > = 27/P22 > ab 通H2保持H2濃度不變，將容器體積變?yōu)樵瓉淼膬杀?/span> 平衡不移動 b 低于80，反應(yīng)速率較��；高于80，溫度對反應(yīng)速率影響較小，而反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化率降低

【解析】Ⅰ．反應(yīng)熱＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和，又因為18g水蒸氣變成液態(tài)水放出44kJ的熱量，則△H1＝（3×436+2×745－3×412－351－462－2×462-44）kJ/mol＝－219kJ/mol。

Ⅱ．（1）由圖像可知，當溫度不變時，P1條件下達平衡CH3OH的體積分數(shù)最大，反應(yīng)②正向為氣體體積減小的反應(yīng)，其他條件不變時，加壓平衡正向移動，CH3OH的體積分數(shù)增大，所以P1＞P2。（2）根據(jù)圖像可知升高溫度甲醇含量降低，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。A點溫度低于B點，B和C點溫度相同，因此正反應(yīng)A、B、C三點的化學(xué)平衡常數(shù)的相對大小K(A)＞K(B)＝K(C)。C點甲醇含量為0.5，

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

起始量（mol） 1 2 0

轉(zhuǎn)化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1-x 2-2x x

則，解得x＝0.75，所以C點的壓強平衡常數(shù)Kp=。（3）300℃，P2條件下，E點要達到平衡狀態(tài)甲醇的含量升高，平衡向正反應(yīng)方向進行，則處于E點時V正＞V逆；（4）a．密度是混合氣體的質(zhì)量和容積的比值，在反應(yīng)過程中二者均不變，所以容器內(nèi)的密度不再變化不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a錯誤；b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定處于平衡狀態(tài)，b錯誤；c．容器內(nèi)氣體體積分數(shù)不再變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，c正確；d. 混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。d正確；e．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分數(shù)不再變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。e正確，答案選ab；（5）根據(jù)圖像可知氫氣濃度不變，而其余物質(zhì)的濃度變?yōu)樵瓉淼?/2，所以保持溫度不變，t1時改變條件為通H2保持H2濃度不變，將容器體積變?yōu)樵瓉淼膬杀叮�此時濃度熵仍然等于平衡常數(shù)，因此平衡不移動；

Ⅲ.①根據(jù)圖像可知 4.0×106Pa時甲醇的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，而增大壓強轉(zhuǎn)化率變化不大，但會增加生產(chǎn)成本，所以答案選b；②低于80，反應(yīng)速率較�。桓哂�80，溫度對反應(yīng)速率影響較小，而反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化率降低，因此制取甲酸甲酯的實際工業(yè)生產(chǎn)中，采用的溫度是80℃。