Question

甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)．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）下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率的是

CD

．
A．隨時(shí)將CH₃OH與反應(yīng)混合物分離         B．降低反應(yīng)溫度
C．增大體系壓強(qiáng)                        D．使用高效催化劑
（2）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
H₂（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(shí)的熱化學(xué)方程式為：

CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1

．
（3）在容積為2L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律．下圖是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為2mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系．請(qǐng)回答：
①在上述三種溫度中，曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是

270℃

．
②利用圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g） 的平衡常數(shù)K=

4L²?mol^-2

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)平衡移動(dòng)原理進(jìn)行判斷，溫度升高，反應(yīng)速率加快，使用催化劑，反應(yīng)速率加快；
（2）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；
（3）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)表達(dá)式和一氧化碳的轉(zhuǎn)化率求算．

解答：解：（1）A、隨時(shí)將CH₃OH與反應(yīng)混合物分離，沒(méi)有改變反應(yīng)速率，故A錯(cuò)誤；
B、溫度降低，反應(yīng)速率變小，故B錯(cuò)誤；
C、壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，故C正確；
D、使用催化劑，反應(yīng)速率加快，故D正確；
故選C D；
（2）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）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1；
（3）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(duì)應(yīng)的溫度是270℃，
故答案是：270℃；
  ②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)

c(CO)?c(H2)2

，
a點(diǎn)時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率50%，反應(yīng)消耗了2mol×50%=1molCO，消耗氫氣2mol
剩余1molCO，n（H₂）=3mol-2mol=1mol，生成1mol甲醇，
a點(diǎn)各組分的濃度是：c（CH₃OH）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（CO）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（H₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L，
帶人表達(dá)式得：K=

0.5mol?L-1

0.5mol?L-1×(0.5mol?L-1)2

=4L²?mol^-2，
故答案是：4L²?mol^-2．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，注意蓋斯定律的應(yīng)用，本題難度中等．