Question

甲醇、乙醇是生活中常见且用途广泛的物质，其合成方法和性质均具有研究价值。

(1)已知下表中键能数据，则气态乙醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气的热化学方程式为__________。

化学键	C-C	C-H	O-O	H-O	C-O	C-O
键能/(kJ·mol^-1)	348	413	498	463	351	799

(2)向一容积可变的密闭容器中充入1mol CO与2 molH₂，发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H₁<0。CO在不同温度下的平衡转化率(a)与压强的关系如图所示。

①a、b两点的反位速率：v(b)_____v(a)(填“>”“<”或“=”，下同)。

②T₁____T₂。

③该合成反应的温度一般控制在240～270℃，选择此范围的原因：此温度范围下的催化剂活性高；__________________________。

④图中a、b、c三点对应的化学平衡常教K(a)、K(b)、K(c)的大小关系为_________。

(3)利用合成气(主要成分为CO和H₂)合成甲醇，主要发生如下反应：

CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) △H₁；

CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g) △H₂；

CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₃。

上述反应对应的平衡常数分别为K₁、K₂、K₃，其中K₁、K₂随温度的变化如图所示。

则△H₁_____((填“>”“<”或“=”) △H₃，理由是__________________。

Answer

C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) △H=-1253 kJ•mol-1 > < 温度低于240℃时，反应速率较慢，同时该反应为放热反应，温度高于270℃时，化学平衡逆向移动，转化率降低 K(a)=K(b)0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H1<△H3

【解析】(1)已知反应 C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) 的△H=反应物的键能和-生成物的键能和=（413×5+348×1+351×1+463×1+498×3） kJ•mol-1 -（799×4+463×6） kJ•mol-1=-1253 kJ•mol-1，则气态乙醇完全燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式为C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) △H=-1253 kJ•mol-1 ；

(2)①温度相同时，压强越大反应速率越快，则a、b两点的反位速率：v(b)＞v(a)；

②压强相同时，温度越高达到平衡所需要的时间越短，则T1＜T2；

③温度低于240℃时，反应速率较慢，同时该反应为放热反应，温度高于270℃时，化学平衡逆向移动，转化率降低，再结合催化剂活性，比反应的温度一般控制在240～270℃；

④图中a、b两点温度不变，平衡常数不变，即K(a)=K(b)，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，则K(a)=K(b)0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H1<△H3。