甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2
③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列問題:
(1)已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:(其中CO中的碳氧鍵為C O)
化學(xué)鍵 |
H-H |
C-O |
CO |
H-O |
C-H |
E/(kJ?mol-1) |
436 |
343 |
1076 |
465 |
413 |
由此計算△H
1=
-99
-99
kJ?mol
-1已知△H
2=-58kJ?mol
-1,由此計算,△H
3=
+41
+41
kJ?mol
-1。
(2)圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為
a
a
(填曲線標(biāo)記字母),其判斷理由是
反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小
反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小
。
(3)合成氣的組成
=2.60時,體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而
減小
減小
(填“增大”或“減小”),其原因是
升高溫度時,反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),平衡向右移動,又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低
升高溫度時,反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),平衡向右移動,又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低
。圖2中的壓強(qiáng)由大到小為
p3>p2>p1
p3>p2>p1
,其判斷理由是
相同溫度下,由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響,故增大壓強(qiáng)時,有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高
相同溫度下,由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響,故增大壓強(qiáng)時,有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高
。