【2015年高考真題新課標Ⅱ卷】
27.(14分)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、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發生的主反應如下:
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①中的相關的化學鍵鍵能數據如下:
由此計算△H1= kJ·mol-1,已知△H2=-58kJ·mol-1,則△H3= kJ·mol-1。
(2)反應①的化學平衡常數K的表達式為 ;圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關係的曲線為 (填曲線標記字母),其判斷理由是 。
(3)合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時,體系中的CO平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關係如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而 (填「增大」或「減小」),其原因是 。圖2中的壓強由大到小為_____,其判斷理由是__ ___。
【考點分析】
1、反應熱的計算:
(1)反應熱等於生成物具有的總能量與反應物具有的總能量的差值:
△H=ΣE生成物-ΣE反應物
(2)反應熱等於舊鍵的斷裂要吸收能量與新鍵生成放出能量的差值:
△H =E1(反應物的鍵能總和)-E2(生成物的鍵能總和)
(3)蓋斯定律,即一步完成的反應熱等於分幾步完成的反應熱之和:
△H=△H1+△H2
2、化學平衡常數
在一定溫度時,當一個可逆反應達到平衡狀態時,生成物平衡濃度的冪之積與反應物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數,這個常數稱為化學平衡常數,簡稱平衡常數。
對於反應: mA+nB ⇌ pC+qD
化學平衡常數的數學表達式:
注意:如果反應中有固體和純液體參加,它們的濃度不應寫在平衡關係式中,因為它們的濃度是固定不變的,化學平衡關係式中只包括氣態物質和溶液中各溶質的濃度。
3、外界條件對平衡狀態的影響
(1)濃度對化學平衡的影響
在其它條件不變的情況下,增加反應物的濃度或減少生成物的濃度,化學平衡向著正反應方向移動;增加生成物的濃度或減少反應物的濃度,化學平衡向著逆反應的方向移動。
(2)壓強對化學平衡的影響
等溫下,增大總壓強,平衡向氣體分子數減少的方向移動;減壓,則平衡向氣體分子數增加的方向移動。
(3)溫度對化學平衡的影響
升高溫度,使平衡向吸熱方向移動;降低溫度,使平衡向放熱方向移動。
(4)催化劑對化學平衡無影響
催化劑同等程度的加快或減慢正、逆反應速率(V正=V逆);對化學平衡無影響。催化劑能縮短平衡到達的時間。
【答案】
(1)—99;+41
(2);a;反應①為放熱反應,平衡常數應隨溫度升高變小;
(3)減小;升高溫度時,反應①為放熱反應,平衡向向左移動,使得體系中CO的量增大;反應③為吸熱反應,平衡向右移動,又產生CO的量增大;總結果,隨溫度升高,使CO的轉化率降低。
P3>P2>P1;相同溫度下,由於反應①為氣體分子數減小的反應,加壓有利於提升CO的轉化率;而反應③為氣體分子數不變的反應,產生CO的量不受壓強影響,故增大壓強時,有利於CO的轉化率升高。
【解析】
的量不受壓強影響,故增大壓強時,有利於CO的轉化率升高,所以圖2中的壓強由大到小為P3>P2>P1。