(15分)能源開(kāi)發(fā)和利用是科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。
(1)幾個(gè)有關(guān)CO的熱化學(xué)方程式如下:
I.CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H
1II.2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)△H
2III.CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)△H
3則3CO(g)+3H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+CO
2(g)△H=
2△H1+△H2+△H3
2△H1+△H2+△H3
(用含△H
1、△H
2、△H
3的代數(shù)式表示)。
(2)在1L恒容密閉容器中充入一定量CH
3OH發(fā)生反應(yīng):2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)△H,測(cè)得CH
3OH的濃度與溫度的關(guān)系如圖所示:
①△H
<
<
(填“>”“<”或“=”)0,說(shuō)明理由
根據(jù)溫度越高,反應(yīng)速率越快,則達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間越短,T1>T2,而T1時(shí)CH3OH的平衡濃度比T2時(shí)CH3OH的平衡濃度大,說(shuō)明降低溫度,平衡正向移動(dòng),故反應(yīng)是放熱反應(yīng)
根據(jù)溫度越高,反應(yīng)速率越快,則達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間越短,T1>T2,而T1時(shí)CH3OH的平衡濃度比T2時(shí)CH3OH的平衡濃度大,說(shuō)明降低溫度,平衡正向移動(dòng),故反應(yīng)是放熱反應(yīng)
。
②在T
1時(shí)達(dá)到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸氣,CH
3OH的平衡轉(zhuǎn)化率
不變
不變
(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)工業(yè)上,利用水煤氣合成CH
3OH的反應(yīng)表示如下:2H
2(g)+CO(g)?CH
3OH(g)△H=-91.0kJ?mol
-1,向1 L的恒容密閉容器中加入0.1mol H
2和0.05mol CO在一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng),10 min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得放出的熱量為3.64 kJ。
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始恰好平衡狀態(tài)時(shí),H
2的平均反應(yīng)速率v(H
2)為
0.008mol/(L?min)
0.008mol/(L?min)
。
②在溫度不變條件下,上述反應(yīng)達(dá)到平衡后再向容器中充入0.01 mol H
2和0.05 mol CH
3OH(g)時(shí),平衡
不移動(dòng)
不移動(dòng)
(填“向左移動(dòng)”、“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。
(4)探究CH
3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素,有利于提高CH
3OH的產(chǎn)率。以CO
2、H
2為原料合成CH
3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
I.CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)△H=-49.5 kJ?mol
-1II.CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H
2=-90.4 kJ?mol
-1III.CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)△H
3一定條件下,向體積為VL的恒容密閉容器中通入1mol CO
2和3mol H
2發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),容器中CH
3OH(g)為a mol,CO為b mol,此時(shí)H
2O(g)的濃度為
mol?L
-1(用含a、b、V的代數(shù)式表示,下同),反應(yīng)III的平衡常數(shù)為
。
【答案】2△H
1+△H
2+△H
3;<;根據(jù)溫度越高,反應(yīng)速率越快,則達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間越短,T
1>T
2,而T
1時(shí)CH
3OH的平衡濃度比T
2時(shí)CH
3OH的平衡濃度大,說(shuō)明降低溫度,平衡正向移動(dòng),故反應(yīng)是放熱反應(yīng);不變;0.008mol/(L?min);不移動(dòng);
;