Question

10．研究燃料的燃燒和對污染氣體產物的無害化處理，對于防止大氣污染有重要意義．
（1）將煤轉化為清潔氣體燃料．已知：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484.0kJ•mol^-1；
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220.0kJ•mol^-1；
寫出焦炭與水蒸氣反應制H₂和CO的熱化學方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂ （g）△H=+132.0kJ/mol．
（2）已知一定溫度和壓強下，由H₂和CO反應合成優(yōu)質燃料甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91kJ•mol^-1
①在相同條件下要想得到182kJ熱量，加入各物質的物質的量可能是D
A．2mol CO和4mol H₂             B．2mol CO、4mol H₂ 和1mol CH₃OH（g）
C．4mol CO和4mol H₂             D．4mol CO和6mol H₂
②將1mol CO和2mol H₂充入一密閉容器中，保持恒溫恒壓時進行反應，達到平衡時，測得CO的轉化率為20%．若在相同條件下，起始時在該容器中充入1mol CH₃OH（g），反應達到平衡時的熱量變化是吸收（填“吸收”或“放出”）72.8kJ熱量．

Answer 1

分析 （1）根據已知反應方程式，利用蓋斯定律解答；
（2）①由反應方程式可知生成1mol的CH₃OH時放熱91 kJ，想得到182kJ熱量，則需生成2molCH₃OH；由于反應是可逆反應，不可能完全進行到底，所以要得到2molCH₃OH，CO與H₂物質的量必須要多于2mol和4mol；
②已知反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91kJ/mo1，則有CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）；△H=+91KJ•mol^-1，保持恒溫恒壓，將1mol CO和2mol H₂充入一密閉容器中與起始時在該容器中充入1mol CH₃OH（g），為等效平衡狀態(tài)，平衡時兩種不同的途徑平衡狀態(tài)相同，各物質的含量、物質的量等都相同，以此計算．

解答 解：（1）已知：
①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484.0kJ•mol^-1；
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-220.0kJ•mol^-1；
據蓋斯定律，$\frac{1}{2}$（②-①）得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂ （g）△H=$\frac{1}{2}$（484-220）=+132.0kJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂ （g）△H=+132.0kJ/mol；
（2）①由反應方程式可知生成1mol的CH₃OH時放熱91 kJ，想得到182kJ熱量，則需生成2molCH₃OH；由于反應是可逆反應，不可能完全進行到底，所以要得到2molCH₃OH，CO與H₂物質的量必須要多于2mol和4mol，
故答案為：D；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91kJ/mo1
起始量 1              2                0
轉化量0.2           0.4              0.2
平衡量0.8          1.6              0.2
              CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）；△H=+91KJ•mol^-1，
起始量       1                    0            0
轉化量     0.8                   0.8        1.6
轉化量     0.2                  0.8         1.6
生成1molCH₃OH放熱91KJ，分解1molCH₃OH吸熱91KJ，分解0.8mol甲醇，吸熱72.8KJ，
故答案為：吸收；72.8．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、燃燒熱、逆反應的反應熱，題目難度中等．