Question

甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景．工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
（1）下列有關(guān)上述反應(yīng)的說法正確的是

 

．
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b．一定條件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c．保持容器體積不變，升高溫度可提高CO的轉(zhuǎn)化率
d．使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH₃OH的產(chǎn)量
（2）在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律．圖1是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系．
①在上述三種溫度中，曲線Z對應(yīng)的溫度是

 

．

②利用圖1中a點對應(yīng)的數(shù)據(jù)，計算該反應(yīng)在對應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)K （寫出計算過程）．
③在答題卡相應(yīng)位置上畫出：上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，減小體系壓強至達(dá)到新的平衡過程中，正逆反應(yīng)速率與時間的變化關(guān)系圖2并標(biāo)注．
（3）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO₂和水蒸氣時的熱化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式的特征，和平衡移動的相關(guān)知識，分析解答；
（2）①合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，轉(zhuǎn)化率降低；
②根據(jù)平衡常數(shù)的意義分析求解；
③上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，減小體系壓強至達(dá)到新的平衡過程中，正逆反應(yīng)速率都減小，且平衡正反應(yīng)速率減小的幅度大，逆反應(yīng)速率減小的幅度小，平衡逆向移動；
（3）根據(jù)蓋斯定律和題中熱化學(xué)方程式寫出甲醇完全燃燒生成二氧化碳的熱化學(xué)方程式；

解答： 解：（1）a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不變，則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；
b．一定條件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍，都反映的是逆向，所以不一定達(dá)到平衡，故b錯誤；
c．保持容器體積不變，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故c錯誤；
d．使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間，平衡不移動，所以不改變CH₃OH的產(chǎn)量，故d錯誤；故選：a；
（2）①根據(jù)反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，是放熱反應(yīng)，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以曲線Z對應(yīng)的溫度是270℃，
故答案是：270℃；
②根據(jù)圖象可知CO的轉(zhuǎn)化率為50%，H₂的物質(zhì)的量為1.5 mol
                         CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol/L）   1              1.5             0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.5              1             0.5
平衡物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.5              0.5            0.5      
K=

c(CH3OH)

c2(H2)?c(CO)

=

0.5mol/L

(0.5mol/L)2×0.5mol/L

=4L2?mol-2
故答案為：4L²?mol^-2；
③上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，減小體系壓強至達(dá)到新的平衡過程中，正逆反應(yīng)速率都減小，且平衡正反應(yīng)速率減小的幅度大，逆反應(yīng)速率減小的幅度小，平衡逆向移動
，所以圖象為：，故答案為：；
（3）①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
  ②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
 ③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1 根據(jù)蓋斯定律：-①+②+③×2得：
 CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1．

點評：本題考查了影響反應(yīng)速率的因素及反應(yīng)平衡常數(shù)的計算、熱化學(xué)方程式的書寫等知識，注意蓋斯定律的應(yīng)用，本題難度中等