Question

甲醇是新型的汽車動力燃料．工業(yè)上可通過CO和H₂化合制備甲醇，該反應(yīng)的熱化學方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H₁=-116kJ?mol^-1
（1）下列措施中有利于提高反應(yīng)速率的是

 

（雙選，填字母）．
A．移去部分CH₃OH      B．減小壓強      C．通入CO       D．加入催化劑
（2）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
寫出1mol甲醇燃燒生成CO₂和水蒸氣的熱化學方程式

 

（3）為研究合成氣最合適的起始組成比，在1L容器中，分別在230℃、250℃和270℃下，改變CO和 H₂的起始組成比（設(shè)起始時CO的物質(zhì)的量為1mol ），結(jié)果如圖：
①230℃的實驗結(jié)果所對應(yīng)的曲線是

 

（填字母）．
②從圖中可以得出的結(jié)論是

 

．（寫一條）
③在270℃時，當CO的轉(zhuǎn)化率為50%時，計算反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）的平衡常數(shù)（寫出計算過程，保留2位小數(shù)）

 

．

Answer 1

分析：（1）提高反應(yīng)速率可增大濃度、壓強、溫度或加入催化劑；
（2）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（3）①正反應(yīng)放熱，則升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率降低；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉(zhuǎn)化率越大；
③計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，結(jié)合K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

計算．

解答：解：（1）提高反應(yīng)速率可增大濃度、壓強、溫度或加入催化劑，則C、D正確，而移去部分CH₃OH、減小壓強可減小反應(yīng)速率，故答案為：CD；
（2））①根據(jù)反應(yīng)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；
（3）①根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線X為230℃，故答案為：X；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉(zhuǎn)化率越大，故答案為：溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低或n（H₂）：n（CO）越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大；
③由圖象可知當270℃、CO的轉(zhuǎn)化率為50%時，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.5

0.5×0．52

=4.00，
故答案為：4.00．

點評：本題考查化學平衡問題，側(cè)重于學生的分析和計算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握圖象曲線的變化趨勢，把握平衡常數(shù)的計算方法，難度中等．