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甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H(g⇌CH3OH(g)△H1
②CO2(g)+3H2(g⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③CO2(g)+H2(g⇌CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 H-H C-O C
O
H-O C-H
E/(kJ.jye.ai-1 436 343 1076 465 413
由此计算△H1=
-99
-99
kJ•mol-1,已知△H2=-58kJ•mol-1,则△H3=
+41
+41
kJ•mol-1
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为
K=
c
C
H
3
OH
c
CO
c
2
H
2
K=
c
C
H
3
OH
c
CO
c
2
H
2
;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为
a
a
(填曲线标记字母),其判断理由是
反应①正反应为放热反应,平衡常数随温度升高而减小
反应①正反应为放热反应,平衡常数随温度升高而减小


(3)合成气的组成
n
H
2
n
CO
+
CO
2
=2.6时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而
减小
减小
(填“增大”或“减小”),其原因是
反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,总结果,随温度升高,CO的转化率减小
反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,总结果,随温度升高,CO的转化率减小
。图2中的压强由大到小为
P3>P2>P1
P3>P2>P1
,其判断理由是
相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高
相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高

【答案】-99;+41;K=
c
C
H
3
OH
c
CO
c
2
H
2
;a;反应①正反应为放热反应,平衡常数随温度升高而减小;减小;反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,总结果,随温度升高,CO的转化率减小;P3>P2>P1;相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高
【解答】
【点评】
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发布:2024/5/23 20:38:36组卷:14引用:2难度:0.6
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