Question

【題目】以天然氣為原料合成甲醇常見的方法有水煤氣法和目前正在開發(fā)的直接氧化法．
（1）有關熱化學方程式如下： 水煤氣法：CH4（g）+ O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣35.4KJmol﹣1
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H2=﹣90.1KJmol﹣1
直接氧化法：
2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g）△H3=KJmol﹣1 ．
（2）工業(yè)廢氣二氧化碳催化加氫也可合成甲醇：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H．在密閉容器中投入1molCO2和2.75molH2 ， 在不同條件下發(fā)生反應，實驗測得平衡時甲醇的物質的量隨溫度、壓強的變化如圖所示． ①二氧化碳合成甲醇正反應的△H（填“＞”“＜”或“=”，下同）0．
②M、N兩點時化學反應速率：v（M）v（N）．
③為提高CO2的轉化率除可改變溫度和壓強外，還可采取的措施是 ．
④圖中M點時，容器體積為10L，則N點對應的平衡常數K=（填數值，保留2位小數）．
（3）一定條件下，向容積不變的某密閉容器中加入amolCO2和bmolH2發(fā)生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），欲使整個反應過程中CO2的體積分數為恒定值，則a與b的關系是 ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣251
（2）＜；＜；增大 的值；1.04
（3）a=b
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）+ O2（g）═CO（g）+2H2（g）△H1=﹣35.4kJmol﹣1 ， ②CO（g）+2H2（g）CH3OH （g）△H2=﹣90.1kJmol﹣1 ， 根據蓋斯定律，（①+②）×2可得：2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g），故△H3=2△H1+2△H2=2×（﹣35.4kJmol﹣1﹣90.1kJmol﹣1）=﹣251kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣251；（2）①由圖可知，壓強一定時，溫度越高，CH3OH的物質的量越小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應，故△H＜0，
所以答案是：＜；②正反應為氣體體積減小的反應，溫度一定時，增大壓強，平衡向正反應方向移動，甲醇的物質的量增大，故壓強P1＞P2 ， 壓強增大，反應速率也增大，所以v（N）＜v（M），
所以答案是：＜；③在可逆反應中，增加一種反應物濃度可以提高另一反應物的轉化率，所以為提高CO2的轉化率除可改變溫度和壓強外，還可采取的措施是增大 的值，
所以答案是：增大 的值；④圖中M、N點溫度相同，平衡常數相同，M點時，容器體積為10L，平衡時CH3OH的物質的量為0.25mol，則：

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol/L）：	0.1	0.275	0	0
變化（mol/L）：	0.025	0.075	0.025	0.025
平衡（mol/L）：	0.075	0.2	0.025	0.025

故平衡常數K= = =1.04，
所以答案是：1.04；（3）設轉化的二氧化碳的物質的量為x，則：

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol/L）：	A	b	0	0
變化（mol/L）：	X	3x	X	X
平衡（mol/L）：	a-x	b-3x	x	X

則CO2的體積分數為 ，要使 為恒定的值，則a=b，
所以答案是：a=b．
【考點精析】掌握化學平衡狀態(tài)本質及特征和化學平衡的計算是解答本題的根本，需要知道化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．