Question

科学家对一碳化学进行了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。

（1）已知：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)     ΔH₁=-90.1kJ·mol^-1；

3CH₃OH(g)CH₃CH=CH₂(g)+3H₂O(g)  ΔH₂=-31.0 kJ·mol^-1。

CO 与H₂ 合成CH₃CH=CH₂的热化学方程式为______________________________________。

（2）现向三个体积均为2 L 的恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，均分别充入1mol CO和2 mol H₂，发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH=-90.1kJ·mol^-1。三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变。当反应均进行到5 min 时H₂ 的体积分数如图1所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①5 min 时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_____________（填序号）。

②0~5 min 内容器Ⅰ中用CH₃OH 表示的化学反应速率v(CH₃OH)=_________________。

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时，CO 的转化率最高的是容器____________（填序号，下同）；平衡常数最小的是容器____________________。

（3）CO常用于工业冶炼金属，在不同温度下用CO还原四种金属氧化物，达到平衡后气体中lg与温度（T）的关系如图2所示。下列说法正确的是_____________（填字母）。

a.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO 的含量

b.CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时，还原效率不高

c.工业冶炼金属铜(Cu)时，600 ℃下CO的利用率比100℃下CO 的利用率更大

d.CO还原PbO₂反应的ΔH>0

Answer

3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)  ΔH=-301.3kJ·mol-1 Ⅲ 0.067 mol·L-1·min-1(或 mol·L-1·min-1) Ⅰ Ⅲ bc

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的计算，①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ，②3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ，①×3＋②，得出：3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ΔH=－301.3kJ·mol－1；（2）本题考查化学平衡状态的判断、勒夏特列原理、化学平衡常数，①I和II氢气的体积分数减小，说明反应向正反应方向进行，没有达到化学平衡，当III的氢气体积分数增大，说明升高温度，平衡向逆反应方向进行，III达到平衡；②

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始： 1 2 0

变化： x 2x x

5min：1－x 2－2x x I容器中的氢气的体积分数为40%，因此有(2－2x)/(3－2x)×100%=40%，则x=2/3mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(CH3OH)=2/(3×5×2)mol/(L·min)=1/15mol/(L·min)；③此反应的正反应是放热反应，因此CO转化率最高的容器是I；平衡常数只受温度的影响，温度升高，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数减小，因此化学平衡常数最小的是III；（3）本题考查化学图像，a、增高，延长矿石和CO接触的时间，对化学平衡移动无影响，CO的利用率不低，故a错误；b、由图像可知用CO工业冶炼金属铬时，lg一直很高，说明CO转化率很低，故b正确；c、由图像可知，温度越低，lg越小，CO转化率越高，故c正确；d、由图像可知CO还原PbO2的温度越高lg越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，△H<0，故d错误。