Question

8．甲醇是重要的化工原料，又可稱為燃料．利用合成氣（主要成分為CO、CO₂和H₂）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下：

①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁₌-99kJ．mol^-1
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂₌-58kJ．mol^-1
③CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H₃
回答下列問(wèn)題：
（1）△H₃=+41kJ．mol^-1
（2）反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為a（填曲線標(biāo)記字母），其判斷理由是反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高變�。�
（3）合成氣的組成n（H₂）/n（CO+CO₂）=2.60時(shí)體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示．a(chǎn)（CO）值隨溫度升高而減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”），其原因是升高溫度時(shí)，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向向左移動(dòng)，反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，使得體系中CO的量增大，CO的轉(zhuǎn)化率降低．圖2中的壓強(qiáng)由大到小為P₃＞P₂＞P₁，其判斷理由是相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)②-反應(yīng)①=反應(yīng)③，反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)指可逆反應(yīng)得到平衡時(shí)，各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響，進(jìn)而判斷溫度對(duì)平衡常數(shù)影響；
（3）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)升高溫度對(duì)反應(yīng)①、③的影響，進(jìn)行分析CO轉(zhuǎn)化率變化原因；
相同溫度下，反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變，壓強(qiáng)改變不影響其平衡移動(dòng)，反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子式減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大．

解答 解：（1）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁₌-99kJ．mol^-1
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂₌-58kJ．mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)②-反應(yīng)①=反應(yīng)③，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ．mol^-1-（-99kJ．mol^-1）=+41kJ．mol^-1，
故答案為：+41；
（2）反應(yīng)①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，曲線a正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；a；反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)隨溫度升高而減�。�
（3）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡體系中CO的量增大，反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，又使平衡體系中CO的增大，總結(jié)果，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減��；
相同溫度下，反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變，壓強(qiáng)改變不影響其平衡移動(dòng)，反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，故壓強(qiáng)：P₁＞P₂＞P₃，
故答案為：減��；升高溫度時(shí)，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，平衡向向左移動(dòng)，反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，使得體系中CO的量增大，CO的轉(zhuǎn)化率降低；
P₃＞P₂＞P₁；相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱有關(guān)計(jì)算、平衡常數(shù)及其影響因素、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡圖象綜合應(yīng)用等，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．