Question

甲醇是重要的化工原料，又是可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

（1）已知：CH₃OH(g)=HCHO(g)+H₂(g)  △H=+84kJ⋅mol⁻¹，2H₂(g)+O₂(g)═2H₂O(g)△H=−484kJ⋅mol⁻¹，工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH₃OH(g)与O₂(g)反应生成HCHO(g)和H₂O(g)的热化学方程式______________。

（2）工业上在恒容密闭容器中可采用下列反应合成甲醇CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)ΔH

①能判断该反应达到平衡状态的依据是_________(填母序号)。

A．2 ν_逆(H ₂) =  ν _正(CO)

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．CH₃OH、CO、H ₂的浓度都不再发生变化

E．容器内CO、H ₂、CH₃OH的浓度之比为1:2:1

F．CO、H₂、CH₃OH的速率之比为1:2:1

②CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图，该反应△H_______0（填“＞”或“＜”）。

③一定温度下,将4a mol H ₂和2a mol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则该反应的平衡常数为_______________。

Answer

2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJ•mol-1 CD ＜  L2•mol-2

【解析】

(1)根据盖斯定律分析书写 CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)热化学方程式；

(2)①根据反应达到平衡状态的特征分析判断；②相同压强下，温度越高，CO转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动；③根据三段式计算平衡常数。

(1)I.CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ•mol-1，Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=-484kJ•mol-1，根据盖斯定律，Ⅰ×2+Ⅱ得： 2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=(84×2-484)kJ•mol-1=-316kJ•mol-1，故答案为：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ•mol-1；

(2)①A．根据方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，2v正(CO)=v正(H2)，则2 ν逆(H 2)=ν 正(CO)不能说明该反应达到平衡状态，故A错误；

B．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明该反应达到平衡状态，故B错误；

C．反应前后气体总质量不变，但气体的总物质的量在变化，因此混合气体的平均相对分子质量不变，能够说明气体的总物质的量不变，能说明该反应达到平衡状态，故C正确；

D．CH3OH、CO、H 2的浓度都不再发生变化，即各组分浓度不变，能说明该反应达到平衡状态，故D正确；

E．容器内CO、H 2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1，不能说明各组分浓度不变，故不能说明该反应达到平衡状态，故E错误；

F．根据方程式，CO、H2、CH3OH的速率之比始终为1∶2∶1，不能说明正反应速率等于逆反应速率，故不能说明该反应达到平衡状态，故F错误；

CD正确，故答案为：CD；

②由图可知，相同压强下，温度越高，CO的转化率越低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；

③由题意建立如下三段式：

K===L2•mol-2，故答案为：L2•mol-2。