Question

【題目】甲醇是新型的汽車動力燃料。工業(yè)上可通過H2和CO化合制備甲醇，該反應的熱化學方程式為:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-116kJ/mol

(1)已知:CO和H2的燃燒熱分別為283kJ/mol、286kJ/mol 。1mol甲醇氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水的熱化學方程式為_________________________________。

(2)下列措施中有利于提高2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)反應速率及原料平衡轉(zhuǎn)化率的是_____(填標號)。

A.分離出CH3OH B.升高溫度 C.增大壓強 D.加入合適的催化劑

(3)在容積為2L的恒容容器中，分別在230℃、250℃、270℃下，改變H2和CO的起始組成比[(n(H2)/n(CO)]，起始時CO的物質(zhì)的量固定為1mol，實驗結果如圖所示：

①Z曲線對應的溫度是__________，判斷的依據(jù)是________________。

②從圖中可以得出的結論是(寫兩條)____________________、______________________。

(4)利用圖中a點對應的數(shù)據(jù)，計算曲線Z對應溫度下反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)為____________；若在a點向容器中再充入1.5molCH3OH和0.5molH2，則原平衡___移動(填“向正反應方向”或“向逆反應方向”或“不”)

Answer 1

【答案】 CH3OH(g)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-739kJ·mol-1 C 270℃ 該反應是放熱反應，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，在n(H2)/n(CO)相同條件下，Z的CO轉(zhuǎn)化率最低、故Z的溫度為270℃ 相同溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率隨n(H2)/n(CO)增大而增大 在n(H2)/n(CO)相同條件下，溫度越低CO的轉(zhuǎn)化率越高或溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低 16或16(mol/L)-2 不

【解析】試題分析：(1)根據(jù)蓋斯定律計算甲醇的燃燒熱；(2)根據(jù)影響反應速率和平衡移動的因素分析；(3) ①升高溫度，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率降低；②分析同溫下，CO轉(zhuǎn)化率隨n(H2)/n(CO)的變化情況；分析在n(H2)/n(CO)相同條件下，CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況；(4)利用“三段式”計算平衡常數(shù)；根據(jù)Q與K的關系判斷平衡移動方向；

解析：(l)CO和H2的燃燒熱分別為283kJ/mol、286kJ/mol，即①CO(g)+0.5O2(g)=CO2(g) △H=-283kJ/mol；②2H2(g) +0.5O2(g)= 2H2O△H=- 572kJ/mol；③2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-116kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律①+②-③得 CH3OH(g)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-739kJ·mol-1 ；(2) A.分離出CH3OH，濃度降低，速率減慢，故A錯誤； B.升高溫度，反應速率加快，平衡逆向移動，原料轉(zhuǎn)化率降低，故B錯誤； C.增大壓強，反應速率加快，平衡正向移動，原料轉(zhuǎn)化率提高，故C正確； D.加入合適的催化劑，平衡不移動，原料轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。(3) ①該反應是放熱反應，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，在n(H2)/n(CO)相同條件下，Z的CO轉(zhuǎn)化率最低、故Z的溫度為270℃；②相同溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率隨n(H2)/n(CO)增大而增大；在n(H2)/n(CO)相同條件下，溫度越低CO的轉(zhuǎn)化率越高或溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低；

(4)

；若在a點向容器中再充入1.5molCH3OH和0.5molH2，則甲醇的濃度為1mol/L、氫氣的濃度為0.5mol/L、一氧化碳的濃度為0.25mol/L； Q= ，所以平衡不移動；