Question

【題目】甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1

（1）已知： △H2＝－283 kJ·mol－1

△H3＝－242 kJ·mol－1

則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO 2和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式為：

_______________________________________________；

（2）在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、 270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。右圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。請(qǐng)回答：

①在上述三種溫度中，曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是__________

②利用圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=_____________________。

（3）在某溫度下，將一定量的CO和H2投入10L的密閉容器中，5min時(shí)達(dá)到平衡，各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度(molL-1)變化如下表所示：

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H2	0.2		0.2
CH3OH	0	0.04	0.05

若5min～10min只改變了某一條件，所改變的條件是_________________________；且該條件所改變的量是_______________。

Answer 1

【答案】CH3OH(g)+3/2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(g) △H＝－651kJ·mol-1270℃4 L2 /mol2增大H2的濃度增大了0.1 molL-1

【解析】

(1) ①CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1；②已知： △H2＝－283 kJ·mol－1；③ △H3＝－242 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律分析，將方程式進(jìn)行計(jì)算，公式為--②+③×2-①即可得熱化學(xué)方程式為：

CH3OH(g)+3/2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(g) △H＝-283-242×2+116=－651kJ·mol-1 ；

(2)根據(jù)反應(yīng)CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1分析，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是 270℃；

(3) CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) ，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ，a點(diǎn)時(shí)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，反應(yīng)消耗了1mol一氧化碳，消耗2mol氫氣，剩余1mol一氧化碳，氫氣的物質(zhì)的量為3-2=1mol，生成1mol甲醇，a點(diǎn)各組分的濃度是甲醇的濃度為1/2=0.5mol/L，一氧化碳的物質(zhì)的量濃度為1/2=0.5,mol/L，氫氣的物質(zhì)的量濃度為1/2=0.5mol/L，則平衡常數(shù)為= = 4 L2 /mol2

(4)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)方程式可知各物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系，一氧化碳的濃度為0.1-0.04=0.06mol/L，氫氣的濃度為0.2-0.08=0.12mol/L，10分鐘時(shí)一氧化碳的濃度減小，氫氣的濃度增大，甲醇的濃度增大，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但氫氣的濃度增大，說(shuō)明改變的物理量為增大H2的濃度，氫氣的濃度增大了0.2-0.12+0.02= 0.1 molL-1。