Question

2．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．在催化劑作用下，CO可用于合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）若在恒溫恒壓的條件下，向密閉容器中充入4mol CO和8mol H₂，合成甲醇，平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示：
①該反應的正反應屬于放熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．
②在0.1MPa、100℃的條件下，該反應達到平衡時容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為8mol．
（2）若在恒溫恒容的條件下，向上述平衡體系中充入4mol CO，8mol H₂，與（1）相比，達到平衡時CO轉化率增大（填“增大”，“不變”或“減小”），平衡常數(shù)K不變（填“增大”，“不變”或“減小”）．
（3）在上述合成甲醇的反應中需要用到H₂做反應物，以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．已知：①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ•mol^-1
則CH₄和H₂O（g）反應生成CO₂和H₂的熱化學方程式為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉化率降低，故升高溫度平衡向逆反應移動，據(jù)此判斷；
②根據(jù)CO的轉化率計算平衡時CO的物質(zhì)的量和各組分的物質(zhì)的量；
（2）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入4mol CO，8mol H₂，等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動；
化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）根據(jù)蓋斯定律書寫目標熱化學方程式．

解答 解：（1）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉化率降低，故升高溫度平衡向逆反應移動，則正反應為放熱反應，故答案為：放熱；
②CO轉化率為0.5，則平衡時CO的物質(zhì)的量為4mol×（1-0.5）=2mol，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol） 4             8               0
變化（mol） 2              4              2
平衡（mol） 2              4              2
反應達到平衡時容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為2+4+2=8mol，故答案為：8；
（2）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入4 molCO，8 mol H₂，等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉化率增大，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為：增大；不變；
（3）已知①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ•mol^-1
由①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ•mol^-1．

點評 本題考查平衡常數(shù)、化學平衡計算、化學平衡的影響因素及讀圖能力等，綜合性較大，難度中等，應加強平時知識的積累，注意利用定一議二原則分析圖象．