多平衡體系條件移動(dòng)問題

1、2015 二卷甲醇是重要的化工原料，又可稱為燃料。利用合成氣(主要成分為CO CQ和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下： CO(g)+2H2(g) CHOH(g) Hi CO(g)+3H 2(g)CHOH (g) +HO(g) H2 CQ(g)+H 2(g) CO(g)+H2O(g) H回答下列冋題：(1)已知反應(yīng)中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHCOC 士OHOCHE/ (kJ.mo-1)4363431076465413-1-1-1由此計(jì)算厶 H=kJ mol-，已知 1-2= -58kJ mol-，則 1-3=kJ mol-。;圖1中能正確反映平衡常數(shù) K隨溫度變化關(guān)系

2、的曲線O(2)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) K的表達(dá)式為 為(填曲線標(biāo)記字母)，其判斷理由是(3)合成氣的組成 n(H2)/n(CO+CO2) = 2.60時(shí)，體系中的 CO平衡轉(zhuǎn)化率(a )與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖 2所示。 a (CO值隨溫度升高而 (填“增大”或“減小”)，其原因是圖2中的壓強(qiáng)由大到小為，其判斷理由是(1)99； + 41(2)(3)蘭二心_-； a;反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變小;減小；升高溫度時(shí)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向向左移動(dòng)，使得體系中平衡向右移動(dòng)，又產(chǎn)生CO的量增大；反應(yīng)為吸熱反應(yīng),CO的量增大；總結(jié)果，隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低；P3 P2 Pl；相同溫度下,

3、 子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生由于反應(yīng)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)為氣體分CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高2013 一卷二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。由合成氣 中的主要過程包括以下四個(gè)反應(yīng)：(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其甲醇合成反應(yīng):(i )CO(g)+ 2H2(g)=CH3OH(g) H= 90.1 kJ mol(ii )CQ(g)+ 3H2(g)=CHOH(g)+ H20(g)血=49.0 kJ mol水煤氣變換反應(yīng)：(iii )CO(g)+ H2O(g)=CO(g) + H2(g) AH3=

4、41.1 kJ mol甲醚合成反應(yīng):CO轉(zhuǎn)優(yōu)率丈HaCIGHi產(chǎn)咿(009U470-W*7虹蟹邕張衆(zhòng).拿AH= 24.5 kJ molT27O 2fibMO aifl、酣t/U(iv )2CH3OH(g)=CHOCHs(g)+ H2O(g)回答下列問題:(1) Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應(yīng)催化劑的主要成分之一。工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度AI2O3的主要工藝流程是(以化學(xué)方程式表示)。(2) 分析二甲醚合成反應(yīng) (V )對(duì)于CO轉(zhuǎn)化率的影響 。有研究者在催化劑(含CuZnAlO和AbO3)、壓強(qiáng)為5.0 MPa的條件下，由H2和CO直接制備二甲醚，結(jié)果如圖所 示。其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高

5、而降低的原因是 。1(4)二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kWhkg )。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為 ，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生 個(gè)電子的電量；該電池的 理論輸出電壓為1.20 V,能量密度E=(列式計(jì)算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1 kW-h =3.6 x 1J)。(2) 二甲醚合成反應(yīng)(W)對(duì)于 CO轉(zhuǎn)化率的影響，消耗甲醇，促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)(I)CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的 H2O通過水煤氣變換反應(yīng)(川)CO(g) +H20(g) CO2(g) +

6、H2 (g)消耗部分CO 故答案為：消耗甲醇，促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)(I)平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的 H2O通過水煤氣變換反應(yīng)(川)消耗部分CO(3) 1、CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g) H仁-90.1kJ?mol-1W、2CH3OH( g) CH3OCH(g) +H2O( g)A H4=-24.5kJ?mol-1依據(jù)蓋斯定律IX 2+W 得到：2CO(g) +4H2(g) =CH3OCH3+H20g ) H=-204.7kJ?mol-1該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增加壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，CO和 H2轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH產(chǎn)率增加，故答案為：2CO(g) +4H2

7、 (g) =CH3OCH(g) +H2O(g) H=-204.7kJ?mol-1 ;該反應(yīng)分子數(shù)減少，壓強(qiáng)升高使平 衡右移，CO和 H2轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH產(chǎn)率增加.壓強(qiáng)升高使 CO和H2濃度增加，反應(yīng)速率增大；(4) CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，是因?yàn)榉磻?yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行； 故答案為：反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡左移；2016 二卷丙烯腈（CH 2=CHCN ）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛（CH 2=CHCHO ）和乙腈（CH3CN ）等，回答下列問題：（1） 以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C3H3N ）和副產(chǎn)物丙烯醛

8、（C3H4O ）的熱化學(xué) 方程式如下： C3H 6（g）+NH 3（g）+1.5O 2（g）=C 3H 3N（g）+3H 20（g） AH = 515kJ/mol C3H 6（g）+ O 2（g）=C 3H 40（g）+H 20（g）H = 353kJ/mol兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是 ;有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是 ;提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是 。（2） 圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度為460C。低于460C時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率 （填 是”或者 不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是 ;高于460C時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是 （雙選，填

9、標(biāo)號(hào)）A.催化劑活性降低B 平衡常數(shù)變大 C 副反應(yīng)增多 D.反應(yīng)活化能增大圖（a）（3）丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n （氨）/n （丙烯）的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知，最佳n （氨）/n （丙烯）約為，理由是進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 答案及解析：（1） 兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)降低溫度降低壓強(qiáng)催化劑（2） 不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低AC（3） 1該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1:7.5:1試題分析：（1）因?yàn)閮蓚€(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，所以在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大 的放熱反應(yīng)，所以降低溫度、降低壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑。（2） 因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，反應(yīng)該開始進(jìn)行，尚未達(dá)到平衡狀態(tài)，460C以前是建立平衡的過程，所以低于460 C時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460 C時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低。A催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過高，活性降低，正確。B.平衡常數(shù)變大，對(duì)產(chǎn)率的影響是提高產(chǎn)率才對(duì)，錯(cuò)誤。C 根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增多導(dǎo)致產(chǎn)率下降，正確。D 反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，錯(cuò)誤。（3） 根據(jù)圖像可知，當(dāng)n （氨）/