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探究CH₃OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH₃OH的產(chǎn)率。以CO₂、H₂為原料合成CH₃OH涉及的主要反應(yīng)如下：
Ⅰ．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁=-49.5kJ?mol^-1
Ⅱ．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）ΔH₂=-90.4kJ?mol^-1
Ⅲ．CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₃
回答下列問題：
（1）ΔH₃=
+40.9
+40.9
kJ?mol^-1。
（2）一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO₂和3molH₂發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時，容器中CH₃OH（g）為amol,CO為bmol,此時H₂O（g）的濃度為
a
+
b
V
a
+
b
V
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
b
（
a
+
b
）
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
3
a
-
b
）
b
（
a
+
b
）
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
3
a
-
b
）
。
（3）不同壓強(qiáng)下，按照n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料，實驗測定CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。

已知：CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=
n
（
CO
2
）
初始
-
n
（
CO
2
）
平衡
n
（
CO
2
）
初始
×100%
CH₃OH的平衡產(chǎn)率=
n
（
CH
3
OH
）
平衡
n
（
CO
2
）
初始
×100%
其中縱坐標(biāo)表示CO₂平衡轉(zhuǎn)化率的是圖
乙
乙
（填“甲”或“乙”）；壓強(qiáng)p₁、p₂、p₃由大到小的順序為
p₁＞p₂＞p₃
p₁＞p₂＞p₃
；圖乙中T₁溫度時，三條曲線幾乎交于一點的原因是
T₁時以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對平衡沒有影響
T₁時以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對平衡沒有影響
。
（4）為同時提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為
A
A
（填標(biāo)號）。
A．低溫、高壓
B．高溫、低壓
C．低溫、低壓
D．高溫、高壓

【考點】化學(xué)平衡的計算；化學(xué)平衡的影響因素．

【答案】+40.9；

；

（

）

（

）

（

）

；乙；p₁＞p₂＞p₃；T₁時以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對平衡沒有影響；A

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/5/23 20:38:36組卷：1226引用：17難度：0.4

相似題

1．甲醇CH₃OH是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
（1）已知
甲醉脫水反應(yīng)Ⅰ2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ?mol^-1
甲醇制烯烴反應(yīng)Ⅱ2CH₃OH（g）═C₂H₄（g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ?mol^-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)ⅢC₂H₅OH（g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ?mol^-1
①屬于吸熱反應(yīng)的是

（填羅馬數(shù)字）。
②反應(yīng)Ⅰ中，反應(yīng)物具有的總能量

（填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的總能量。
③反應(yīng)Ⅱ的△S

0（填“＞”或“=”或者“＜”），該反應(yīng)

在任意溫度下自發(fā)（填“能或“不能”）。
④則乙烯氣相直接水合反應(yīng)
C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）的△H=

kJ?mol^-1。
（2）合成CH₃OH的一種反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）。一定條件下，將1molCO和2molH₂在1L容器中發(fā)生上述反應(yīng)。經(jīng)過2 min反應(yīng)生成了amolCH₃OH（反應(yīng)前后體積不變）
①此時CO的濃度為

mol/L。
②2min內(nèi)用H₂表示該反應(yīng)的速率為v（H₂）=

mol（L?min）。
③升高溫度，反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小，則該反應(yīng)為

（填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”）。
一定能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

。
A.CO、C₂H₅OH的濃度相等
B.2v（CO）=v（H₂）
C.混合氣體的密度保持不變
D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：7引用：1難度：0.5
解析
2．（1）已知：
甲醇脫水反應(yīng)   2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ?mol^-1
甲醇制烯烴反應(yīng)  2CH₃OH（g）═C₂H₄ （g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ?mol^-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)  C₂H₅OH （g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ?mol^-1
則乙烯氣相直接水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

。
（2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中n（H₂O）：n（C₂H₄）=1：1）。

若p₂=8.0MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)K_p=

（用平衡分壓代替平衡濃度計算；分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位）；
（3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
①若KOH溶液足量，則負(fù)極的電極反應(yīng)式

。
②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當(dāng)有0.25mol乙烯參與反應(yīng)時（假設(shè)電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計），則反應(yīng)后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是

。
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6
解析
3．（1）煤氣化制合成氣（CO 和 H₂）
已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=131.3 kJ?mol^-1
C（s）+2H₂ O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=90 kJ?mol^-1
則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是

（1）由合成氣制甲醇
合成氣 CO 和H₂ 在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0。

①在容積均為 V L 的甲、乙、丙、丁四個密閉容器中分別充入 a mol CO 和 2a mol H₂，四個容器的反應(yīng)溫度分別為 T₁、T₂、T₃、T₄ 且恒定不變。在其他條件相同的情況下，實驗測得反應(yīng)進(jìn)行到 t min 時H₂ 的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示，則T₃ 溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為

（用 a、V 表示）
②如圖2反映的是在T₃ 溫度下，反應(yīng)進(jìn)行 t min 后甲醇的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物初始投料比
c
（
CO
）
c
（
H
2
）
的關(guān)系，請畫出T₄ 溫度下的變化趨勢曲線。
③在實際工業(yè)生產(chǎn)中，為測定恒溫恒壓條件下反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，可作
為判斷依據(jù)的是

A．管道內(nèi)氣體密度保持不變B．CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變
C．氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D．c（H₂）=2c（CH₃OH）
（3）由甲醇制烯烴
主反應(yīng)：2CH₃OH?C₂H₄+2H₂Oi；3CH₃OH?C₃H₆+3H₂Oii
副反應(yīng)：2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂Oiii
某實驗室控制反應(yīng)溫度為 400℃，在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑（Cat.1 和 Cat.2），以恒定的流速通入 CH₃OH，在相同的壓強(qiáng)下進(jìn)行甲醇制烯烴的對比研究，得到如圖3實驗數(shù)據(jù)（選擇性：轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）

由圖象可知，使用 Cat.2 反應(yīng) 2 h 后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是（結(jié)合碰撞理論解釋）

發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：43引用：2難度：0.3
解析

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