③由于A、B之间存在平衡,所以A、B相对稳定的物质,平衡时的含量更高。图中反应III的lnKx,3约为2.5,即Kx,3 = n(B)/n(A) = e^2.5一定比1大,所以平衡时B比A多,即B比A更稳定。④反应I,II均为放热反应,ΔH1/ΔH2主要是看哪个反应放热多。因为反应放热越多,T对Kx的影响越大,而由图可知反应I的斜率大,所以T的升高对反应I的Kx影响越大,即ΔH1 > ΔH2,ΔH1/ΔH2 > 1。
(2)①由题干可知,条件是加入一定量的某种物质,求平衡时的物质的量和Kx,一定是采用三量法。但是体系中存在3个平衡反应,此时我们注意到Kx,3 = 9,也就是说平衡时n(B)/n(A) = 9,那么生成A和B的反应I和II进行的比例也必然是1:9。由此得到总反应方程式,并采用三量法进行计算。
②加入四氢呋喃相当于气体反应中的扩大容器体积,对缩体反应I来说,平衡逆向移动。③对于总反应方程式10TAME A 9B 10CH3OH来说,整个过程中只是加入了1mol的TAME,条件只加入了惰性溶剂,整个反应无论如何移动,A与CH3OH的相对量一定为1:10。
(3)平衡时B比A浓度大,所以X为B。Q = B/A > 10,Q > K,所以平衡向逆向移动。
(2020山东卷)18.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g) 3H2(g) CH3OH(g) H2O(g) ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g) 2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g) H2(g) CO(g) H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3= kJ·mol-1。
(2)一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为 mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为 。
(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为 (填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
解析:(1)盖斯定律。
(2)各物质在3个平衡中都存在,量的关系只有2种,一是反应成比例进行,加和;二是原子守恒。此题无法得到反应进行的比例,所以采用原子守恒的方法。
(3)①两个图像横坐标都是温度,反应I和II都是放热反应,反应III是吸热反应,随温度上升,反应I和II都向逆向移动,CH3OH产率都是下降的,但CO2的转化率会因为反应III有所提高,所以图乙表示的是CO2的转化率。②采用“定一议二”的方法,同一温度下,压强越大,CH3OH的产率越高。③三条不同压强下的曲线都汇聚为一条,说明了整个体系正在变为一个等体反应,由此可以判断出T1温度下以反应III为主。
(4)由(3)可以判断出低温高压对反应有利。
2021.06.22 初稿
2021.07.14 第一次修改
,