2019年教师招聘考试:化学反应原理(二)

来源:招教网时间:2019-01-24责任编辑:jiameng

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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)+H2(g) ⇌CH3OH(g)              △H1
②CO2(g)+H2(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:
由此计算△H1=________kJ.mol-1,已知△H2=-58kJ.mol-1,则△H3=________kJ.mol-1
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为________;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是________。


(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图2所示。a(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是________。
【答案】
(1)-99;+41
(2);a;反应①为放热反应,平衡常数应随温度升高变小;
(3)减小;升高温度时,反应①为放热反应,平衡向向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低;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
试题解析:
(1)由焓变的概念知,△H1=436×2+1076-413×3-465-343=-99kJ.mol-1;由盖斯定律,△H3=△H2-△H1=-58+99=+41kJ.mol-1
(2)由平衡常数的概念,反应①的化学平衡常数;因反应①为放热反应,平衡常数应随温度升高变小,故a曲线能正确反映平衡常数K随温度变化关系。
(3)因反应①为放热反应,升高温度时,平衡向向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使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,即图2中的压强由大到小为P3>P2>P1。
【考点】化学平衡;化学反应热的计算:根据键能计算


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