Question

CO和H₂被称为合成气，用合成气可以合成乙酸。回答下列问题：

(1)已知CO、H₂、CH₃COOH的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-1255.0kJ/mol，则用合成气合成CH₃COOH(l)的可逆过程的热化学反应方程式为___________________________________________；

(2)在密闭容器中发生合成乙酸的反应，下列可以提高CH₃COOH产率的措施有________。

A．恒温恒容，通入少量氦气    B.及时分离出产物乙酸

C．加入高效催化剂        D．压缩容器体积

(3)在150℃时，2L的密闭容器中发生反应：

2H₂(g)+2CO(g)CH₃COOH(g)  ΔH>0，起始通入4molH₂和4molCO，CH₃COOH蒸汽的浓度数据随时间变化如下表所示：

时刻/min	0	2	4	6	8
c(CH3COOH)/mol/L	0	0.3	0.5	0.6	0.6

①0~2min内用CO表示该反应的速率为_________________，随着反应的进行速率逐渐减慢的可能原因是____________________________________________________；

②150℃时该反应的平衡常数的数值约为_________；（计算结果保留一位小数）

③平衡后再通入1molH₂，则CH₃COOH(g)的体积分数________，若再次通入1molH₂和1molCO，则CH₃COOH(g)的体积分数_________。（填“增大”“减小”或者“不变”）

(4)一定温度下，容积恒为1L的两个密闭容器之中进行如下实验：

实验编号	起始投料
①	2molH2和2molCO
②	1molCH3COOH(g)

则实验①中H₂和实验②中CH₃COOH的转化率随时间变化图示如下：

则a+b=_______，达到平衡的时间大小关系为t₁__________t₂。（填“>”“<”“不确定”）

Answer

2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol BD 0.3mol/(L·min) 随着反应的进行反应物浓度降低 1.5 减小 增大 100% 不确定

【解析】

（1）先写出燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律进行计算；

（2）根据外界条件对平衡移动的规律进行分析；

（3）①根据v=进行计算；

②根据平衡常数进行计算；

③只增大一种反应物，平衡正向移动，n(CH3COOH)的增大幅度小于n(总)的增大幅度，故减小；H2和CO同等程度的增大浓度，相当于加压，是平衡正向移动；

（4）一定温度下，容积为1L的两个密闭容器之中分别通入2molH2和2molCO、1molCH3COOH(g)，分别从正逆两个方向建立平衡，最终二者达到等效平衡状态，正逆两个方向的反应物转化率之和为100%；由于两个反应分别从两个方向开始、反应物浓度不同、体系压强也不同，其变量较多，据此分析。

（1）根据反应热信息得：

①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=－283.0×2kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=－285.8×2kJ/mol；

③CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－1255.0kJ/mol；

①式+②式－③式即可得目标方程式：

2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol；

故答案为：2H2(g)+2CO(g)CH3COOH(l) ΔH=+117.4kJ/mol；

（2）A．恒温恒容通入惰性气体，不影响速率也不影响平衡，A错误；

B．及时分离出产物乙酸，可以降低生成物的浓度，使平衡正向移动，CH3COOH的产率增大，B正确；

C．外加催化剂只影响速率不影响平衡，C错误；

D．压缩体积，平衡向气体分子数减小方向移动，CH3COOH的产率增大，D正确；

故选BD；

（3）①0~2min内用CO表示反应速率=，随着反应的进行反应物浓度减小，速率逐渐减小；

②化学平衡常数是平衡时生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值，故此温度下平衡常数；

③只增大一种反应物，平衡正向移动，n(CH3COOH)的增大幅度小于n(总)的增大幅度，故减小；H2和CO同等程度的增大浓度，相当于加压，是平衡正向移动，故CH3COOH体积分数增大；

故答案为：0.3mol/(L·min)；随着反应的进行反应物浓度降低 ；1.5；减小 ；增大；

（4）一定温度下，容积为1L的两个密闭容器之中分别通入2molH2和2molCO、1molCH3COOH(g)，分别从正逆两个方向建立平衡，最终二者达到等效平衡状态，正逆两个方向的反应物转化率之和为100%；由于两个反应分别从两个方向开始、反应物浓度不同、体系压强也不同，其变量较多，故反应速率不知哪个反应快，故达到平衡的时间不确定。

故答案为：100% ；不确定。