Question

根据要求回答下列有关问题。

（1）甲醇是一种重要的化工原料，工业上利用CO₂和H₂在一定条件下反应合成甲醇。已知：

①2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)   ΔH₁=-1275.6kJ·mol^-1

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   ΔH₂=-566.0kJ·mol^-1

③H₂O(g)=H₂O(l)   ΔH₃=-44.0kJ·mol^-1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___。

（2）高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe₂O₃(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)  ∆H=－28.5kJ/mol，冶炼铁反应的平衡常数表达式K=__，温度升高后，K值__（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）在T℃时，反应Fe₂O₃(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器中，按下表所示加入物质，经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
始态mol	1.0	1.0	1.0	1.0

①平衡时CO 的转化率为___。

②下列情况标志反应达到平衡状态的是__（填字母）。

a.容器内气体密度保持不变

b.容器内气体压强保持不变

c.CO的消耗速率和CO₂的生成速率相等

d.容器内气体的平均相对分子质量保持不变

Answer

CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1 K= 减小 60% ad

【解析】

（1）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l)，根据盖斯定律计算反应热；

（2）平衡常数等于生成物的浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积；根据温度对平衡移动的影响判断温度对平衡常数的影响

（3）①浓度商Qc=1，小于平衡常数，反应向正反应进行，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量浓度，根据平衡常数列方程计算，在结合转化率定义计算；

②根据平衡时正逆反应速率相等，各组分的含量不变进行判断。

（1）已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0kJ·mol-1

甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ，反应可由（①−②）/2+③×2得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为△H=(△H1−△H2)/2+2△H3=−442.8kJ/mol，

故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1；

(2) Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ∆H=－28.5kJ/mol的平衡常数表达式K=，该反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小；

故答案为：K=；减小；

(3)①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，容器内浓度商Qc=1，小于平衡常数，反应向正反应进行，设消耗一氧化碳物质的量为x，则：

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

起始量(mol): 1                 1

变化量(mol): x                 x

平衡量(mol): 1−x               1+x

反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故(1+x)3/(1−x)3=64 ,x=0.6,故CO的转化率=0.6mol/1mol×100%=60%，

故答案为：60%； 

②a. 由于反应物和生成物中都有固体物质参加，且平衡前混合气体的总质量会变化，只有平衡时混合气体的总质量才保持不变，密度才不变，a正确；

b. 反应时气态物质体积保持不变的反应，则反应前后气态物质的物质的量保持不变，则平衡前后气体的压强不变，b错误；

c. .CO的消耗速率和CO2的生成速率均为正反应速率，c错误；

d. 据平均相对分子质量=气体总质量/气体总物质的量，反应中气体物质的量是定值，只有平衡时，质量才不变，平均相对分子质量才不变，故d正确；

故选ad。