Question

【題目】研究和開發(fā)CO2和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護和資源利用雙贏的課題。

(1)CO可用于合成甲醇。在壓強為0.1 MPa條件下，在體積為b L的密閉容器中充入a mol CO和2a mol H2，在催化劑作用下合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如下圖：

(ⅰ)該反應屬于___________反應(填“吸熱”或“放熱”)。

(ⅱ)100 ℃時，若一個可逆反應的平衡常數(shù)K值很大，對此反應的說法正確的是___________(填序號)。

a．該反應使用催化劑意義不大

b．該反應發(fā)生將在很短的時間內(nèi)完成

c．該反應達到平衡時至少有一種反應物百分含量很小

d．該反應一定是放熱反應

(ⅲ)在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO、2a mol H2，達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率___________(填“增大”、“不變”或“減小”，下同)，平衡常數(shù)___________。

(ⅳ)在某溫度下，向一容積不變的密閉容器中充入2.5 mol CO、7.5 mol H2，反應生成CH3OH(g)達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的___________倍。

(2)某溫度下，若將CO2(g)和H2(g)以體積比1∶4混合，在適當壓強和催化劑作用下可制得甲烷，已知：

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

則CO2(g)和H2(g)反應生成甲烷和液態(tài)水的熱化學方程式為____________________。

Answer 1

【答案】(1)(ⅰ)放熱 ；(ⅱ) c； (ⅲ)增大，不變 ；(ⅳ)0.55；

(2)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ·mol－1。

【解析】

試題分析：(1)(i)根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明反應向逆反應方向進行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應方向是放熱反應；（ii）a、通常狀況下，有可能不反應，使用催化劑才能反應，故錯誤；b、短時間完成，說明反應速率快，化學平衡常數(shù)跟化學平衡有關，故錯誤；c、反應平衡常數(shù)很大，說明反應進行程度很大，反應達到平衡，反應物至少有一種反應物百分含量很小，故正確；d、化學平衡常數(shù)只受溫度影響，100℃時化學平衡常數(shù)很大，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即為吸熱反應，故錯誤；(iii)相當于在原來的基礎上增大壓強，增大壓強平衡向正反應方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但平衡常數(shù)不變，因為它只受溫度的影響；(iv)壓強之比等于物質(zhì)的量之比，消耗1molCO，物質(zhì)的量減少2mol，減少CO：2.5×90%mol=2.25mol，物質(zhì)的量減少2×2.25mol=4.5mol，則反應后總物質(zhì)的量為(10－4.5)mol=5.5mol，反應后的壓強是反應壓強的0.55倍；(2)①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)，②H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ，4×②－①得出△H=(4×－285.8＋890.3)kJ·mol－1=－252.9kJ·mol－1，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ·mol－1。