Question

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=-116kJ?mol^-1
①已知：CO（g）+

1

2

O2(g)=CO2（g）△H₂=-283kJ?mol^-1H₂（g）+

1

2

O2(g)=H2O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO₂和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式

 

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．如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．請回答：
�。┰谏鲜鋈�種溫度中，曲線Z對應(yīng)的溫度是

 

ⅱ）利用圖中a點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對應(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
（mol?L^-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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：①根據(jù)蓋斯定律和題中熱化學(xué)方程式寫出甲醇完全燃燒生成二氧化碳的熱化學(xué)方程式；
②�。┖铣杉状嫉姆磻�(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，轉(zhuǎn)化率降低；
ⅱ）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式和一氧化碳的轉(zhuǎn)化率求算；
③根據(jù)5min和10min時(shí)各物質(zhì)濃度的變化來確定改變條件．

解答： 解：（1）根據(jù)反應(yīng)①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O2（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1 ，
根據(jù)蓋斯定律：①-②-③×2得：
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1；
②�。└鶕�(jù)反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，是放熱反應(yīng)，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以曲線Z對應(yīng)的溫度是270℃，
故答案為：270℃；
ⅱ）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，
a點(diǎn)時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率50%，反應(yīng)消耗了2mol×50%=1molCO，消耗氫氣2mol
剩余1molCO，n（H₂）=3mol-2mol=1mol，生成1mol甲醇，
a點(diǎn)各組分的濃度是：c（CH₃OH）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（CO）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（H₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L，
帶人表達(dá)式得：K=

0.5mol/L

0.5mol/L×(0.5mol/L)2

=4L²?mol^-2，
故答案為：4L²?mol^-2．
③反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)方程式知各物理量之間的關(guān)系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，
C（H₂）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min時(shí)，c（CO）減小，c（H₂）增大，c（CH₃OH）增大，
則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但氫氣濃度增大，所以改變的物理量是增加氫氣的物質(zhì)的量或增加氫氣的濃度，
故答案為：增加氫氣的物質(zhì)的量或增加氫氣的濃度．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡移動(dòng)原理、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)化學(xué)平衡移動(dòng)的分析，要結(jié)合濃度該變量來確定改變條件，難度中等．