Question

【題目】按要求回答下列問題：

(1)甲醇是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。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上述反應中原子利用率百分之百的是______(填“I”或“Ⅱ”)

②下表所列數(shù)據(jù)是反應I在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷△H1______0，T℃時，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)=0.2mol/L，此時T為______。

(2)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44.0kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：______。

Answer 1

【答案】I ＜ 250℃ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJmol-1

【解析】

“原子經(jīng)濟性”是指在化學品合成過程中，合成方法和工藝應被設計成能把反應過程中所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產(chǎn)物中；反應物總能量大于生成物總能量時，該反應為放熱反應；根據(jù)一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質的量，再根據(jù)轉化率公式計算其轉化率；根據(jù)列式三段式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算得到，再根據(jù)表格分析。

(1)①“原子經(jīng)濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產(chǎn)物中，分析反應可知，反應Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”，

故答案為：Ⅰ；

②由表數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正向放熱反應，即△H1＜0，

故答案為：＜；

③按反應Ⅰ充分反應達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，物質的量為0.4mol；

CO （g）+2H2（g）CH3OH （g）
起始量（mol） 2 6 0

變化量（mol） 1.6 3.2 1.6

平衡量（mol） 0.4 2.8 1.6

CO的轉化率=×100%=80%，此時的平衡常數(shù)為：K===2.041，所以溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃。

(2)已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJmol-1

③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律，（①-②+③×4）÷2可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），則：△H=[-1275.6kJmol-1-（-566.0kJmol-1）+4×（-44.0kJmol-1）]÷2=-442.8 kJmol-1，反應熱化學方程式為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJmol-1，

故答案為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJmol-1。