Question

(一)已知煤气化制合成气(CO 和H₂)的主要反应有：

①C(s)+H₂O⇌(g)CO(g)+H₂(g)△H₁＝131.3kJ•mol^﹣1

②C(s)+2H₂O(g)⇌CO₂(g)+2H₂(g)△H₂＝90kJ•mol^﹣1

(1)有利于提高上述反应①平衡转化率的条件是_____。

A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压

(2)研究表明，将C(s)和H₂O(g)置于密闭容器中发生反应①，升高温度，增大压强，氢气的含量也显著增大，理由是_____。

(3)由合成气制甲醇能发生反应：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)△H＜0，在相同容积的 甲、乙、丙三个恒容密闭容器中分别投入amolCO和2amolH₂，三个容器的反应温度分别为 T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到tmin时CO 的体积分数如图所示。

①三个容器中一定处于化学平衡状态的是_____(填“甲”“乙”或“丙”)；该容器中CH₃OH(g)的体积分数为_____。

②在图中分别画出反应CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)△H＜0在无催化剂、有催化剂两 种情况下“反应过程-能量”示意图_____。

(二)运用电解法，在酸性条件下可以将CO₂转化为C₃H₈O，写出电解生成C₃H₈O的电极反应式_____。

Answer

B 温度对平衡正向移动的影响大于压强对平衡逆向移动的影响 丙 40% 3CO2+18e﹣+18H+＝C3H8O+5H2O

【解析】

(一)(1)反应①为吸热反应，随着反应进行，气体分子数增加，体系压强增大，升温、减压均有利于提高平衡转化率；

(2)升高温度，增大压强，氢气的含量 也显著增大，说明平衡正向移动，升高温度对正向移动有利，增大压强对正向移动不利；

(3)①反应正反应为放热反应，根据图1中T1、T2、T3时CO百分含量，T2＜T1＜T3，结合化学平衡移动分析解答，根据平衡时CO的体积分数和化学反应方程式计算；

②催化剂降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，据此作图；

(二)在酸性条件下可以将 CO2转化为 C3H8O，H+参与反应，反应为还原反应，H+转化为H2O，据此写出电极反应式。

(一)(1)反应①为吸热反应，随着反应进行，气体分子数增加，体系压强增大，升温、减压均有利于提高平衡转化率，所以控制的条件为高温低压，故答案为：B；

(2)升高温度，增大压强，氢气的含量 也显著增大，说明平衡正向移动，升高温度对正向移动有利，增大压强对正向移动不利，但平衡仍正向移动，说明温度对反应的影响大于压强对反应的影响，故答案为：温度对平衡正向移动的影响大于压强对平衡逆向移动的影响；

(3)①反应正反应为放热反应，根据图3中T1、T2、T3时CO百分含量由小到大依次为T2＜T1＜T3，T1中的状态转变成T2中的状态，CO百分含量减小，说明平衡正向移动，说明T1未达平衡状态，T2中的状态转变成T3中的平衡状态，CO百分含量增大，说明平衡逆向移动，说明T2可能达平衡状态，一定达到化学平衡状态的是丙，

丙容器中平衡时CH3OH的体积分数为，可得x＝a，所以CH3OH(g) 的体积分数为；

②催化剂降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，所以能量变化图为：；

(二)在酸性条件下可以将 CO2转化为 C3H8O，H+参与反应，反应为还原反应，H+转化为H2O，所以电极反应为：3CO2+18e﹣+18H+＝C3H8O+5H2O。