Question

【題目】Ⅰ、甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應用。

（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應Ⅰ：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） △H1

反應Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）△H2

①在以上制備甲醇的兩個反應中：反應Ⅰ優(yōu)于反應Ⅱ，原因為_________________。

②反應Ⅰ中，若△H1﹤0，則要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有_____（填字母）

A．縮小容器的體積 B．降低溫度 C．升高溫度

D．使用合理的催化劑 E．將甲醇從混合體系中分離出來

（2）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l） △H1=－1453kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H2=－466kJ/mol

請寫出32g甲醇液體發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學反應方程式： 。

Ⅱ．由CO2和H2合成CH3OH的反應如下：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H。在10L的恒容密閉容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2，在不同條件下發(fā)生上述反應，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上述反應的△H （填“﹥”或“﹤”）0

②圖中壓強p1 （填“﹥”或“﹤”）p2

③經(jīng)測定知Q點時容器的壓強是反應前壓強的0.9，若反應從開始到平衡所需的時間為10min，則0~10min內H2的反應速率v(H2)= 。

④N點時，該反應的平衡常數(shù)K= （計算結果保留2位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】Ⅰ、（1）①反應I符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%②A B E

（2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+H2O（l） △H=－493.5kJ/mol

Ⅱ、①﹤②﹥③5.625×10－3mol·L－1·min－1④1.04

【解析】

試題分析：

Ⅰ、（1）①根據(jù)反應Ⅰ和反應Ⅱ的生成物可知，反應I中生成物只有一種，而反應Ⅱ中還有水生成，即反應Ⅰ符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%，所以反應Ⅰ優(yōu)于反應Ⅱ。

②反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)為氣體系數(shù)減小的放熱反應，要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有增大壓強即縮小容器的體積、降低溫度、將甲醇從混合體系中分離出來等方式。

（2）根據(jù)蓋斯定律，（①－②）÷2可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+H2O（l） △H=-493.5kJ/mol；Ⅱ．①由圖像可知，溫度越高，甲醇的物質的量越小，則反應為放熱反應，△H﹤0；

②對于反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，為氣體系數(shù)減小的反應，壓強增大，甲醇的物質的量增大，由圖像可知，p2到p1，甲醇的物質的量增大，可得p1﹥p2；

③Q點時容器的壓強是反應前壓強的0.9倍，可知Q點時的物質的量是反應前的0.9倍。依據(jù)平衡三段式列式計算；

CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)

起始量（mol） 1 2.75 0 0

變化量（mol） x 3x x x

平衡量（mol）1－x 2.75－3x x x

則（1－x ）+（2.75－3x）+ x+x =3.75×0.9，可得x=0.1875

v(H2)=5.625×10－3mol·L－1·min－1；

④由圖像知，M點和N點溫度相同，故平衡常數(shù)K相同，M點時，平衡體系中CH3OH濃度為0.025mol/L，可得CO2、H2、H2O濃度分別為0.075mol/L、0.2mol/L、0.025mol/L。根據(jù)平衡常數(shù)表達式可得：K==1.04，可得，N點時該反應的平衡常數(shù)K=1.04。