Question

(8分)甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

（1） 工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)Ⅰ：CO (g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)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，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(CO)＝0．2 mol·L－1，則CO的轉(zhuǎn)化率為________，此時的溫度為________(從上表中選擇)。

（2）下列各項能作為判斷反應(yīng)Ⅰ在2 L的密閉容器中達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是_______（填序號字母）。

A．容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1∶2∶1

B．2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)

C．容器內(nèi)壓強保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

（3）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275．6 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566．0 kJ·mol－1

③H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44．0 kJ·mol－1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

Answer 1

（1）①Ⅰ　②＜�、�80%　250 ℃ （2）C

（3）CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442．8 kJ·mol－

【解析】

試題分析：（1） ①工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：反應(yīng)Ⅰ：CO (g)＋2H2(g)CH3OH(g)　原子的利用率為100%，反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)有副產(chǎn)物水生成，符合“原子經(jīng)濟”原則的是Ⅰ；②分析題給數(shù)據(jù)知，隨著溫度的升高，化學(xué)平衡常數(shù)逐漸減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，故反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，ΔH1＜0；③平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉(zhuǎn)化率= n(CO)(反應(yīng))/ n(CO)(起始)×100%=(2—0.4)mol/2mol×100%=80%；

         CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度（mol/L） 1  3       0       

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  0.8 1.6 0.8

平衡濃度（mol/L）  0.2 1.4   0.8

平衡常數(shù)K=2.041，所以是250℃；（2）A、容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1∶2∶1，不一定為化學(xué)平衡狀態(tài)，錯誤；B、2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)，速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，錯誤；C、根據(jù)阿伏加德羅定律：同溫同體積下，氣體的壓強之比等于物質(zhì)的量之比，該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，壓強隨反應(yīng)的進行不斷變化，容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應(yīng)已達化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；D、根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，混合氣體的質(zhì)量反應(yīng)前后相同，容器的體積恒定，所以密度不隨反應(yīng)的進行而變化，密度保持不變不能作為化學(xué)平衡的標志，錯誤，選C；

（3）已知：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275．6 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566．0 kJ·mol－1

③H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44．0 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律：①×1/2—②×1/2+③×2得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442．8 kJ·mol－1。

考點：考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，平衡計算，蓋斯定律，熱化學(xué)方程式書寫。