Question

甲醇是新型的汽车动力燃料。工业上可通过H₂和CO化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为: 2H₂(g)+CO(g) CH₃OH(g)  △H=-116kJ/mol

(1)已知: CO和H₂的燃烧热分别为283kJ/mol、286kJ/mol 。1mol甲醇气体完全燃烧生成CO₂和液态水的热化学方程式为_________________________________。

(2)下列措施中有利于提高2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)反应速率及原料平衡转化率的是_____(填标号)。

A.分离出CH₃OH    B.升高温度  C.增大压强    D.加入合适的催化剂

(3)在容积为2L的恒容容器中，分别在230℃、250℃、270℃下，改变H₂和CO的起始组成比[(n(H₂)/n(CO)]，起始时CO的物质的量固定为1mol，实验结果如图所示：

①Z曲线对应的温度是__________，判断的依据是________________。

②从图中可以得出的结论是(写两条)____________________、______________________。

(4)利用图中a点对应的数据，计算曲线Z对应温度下反应2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)的平衡常数为____________；若在a点向容器中再充入1.5molCH₃OH 和0.5mol H₂，则原平衡___移动(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”)

Answer

CH3OH(g)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-739kJ·mol-1 C 270℃ 该反应是放热反应，温度越高转化率越低，在n(H2)/n(CO)相同条件下，Z的CO转化率最低、故Z的温度为270℃ 相同温度下，CO的转化率随n(H2)/n(CO)增大而增大 在n(H2)/n(CO)相同条件下，温度越低CO的转化率越高或温度越高CO的转化率越低 16或16(mol/L)-2 不

【解析】试题(1)根据盖斯定律计算甲醇的燃烧热；(2)根据影响反应速率和平衡移动的因素分析；(3) ①升高温度，平衡逆向移动，CO转化率降低；②分析同温下，CO转化率随n(H2)/n(CO)的变化情况；分析在n(H2)/n(CO)相同条件下，CO转化率随温度变化情况；(4)利用“三段式”计算平衡常数；根据Q与K的关系判断平衡移动方向；

解析：(l)CO和H2的燃烧热分别为283kJ/mol、286kJ/mol，即①CO(g)+0.5O2(g)=CO2(g) △H=-283kJ/mol；②2H2(g) +0.5O2(g)= 2H2O△H=- 572kJ/mol；③2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-116kJ/mol，根据盖斯定律①+②-③得 CH3OH(g)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-739kJ·mol-1 ；(2) A.分离出CH3OH，浓度降低，速率减慢，故A错误； B.升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，原料转化率降低，故B错误； C.增大压强，反应速率加快，平衡正向移动，原料转化率提高，故C正确； D.加入合适的催化剂，平衡不移动，原料转化率不变，故D错误。(3) ①该反应是放热反应，温度越高转化率越低，在n(H2)/n(CO)相同条件下，Z的CO转化率最低、故Z的温度为270℃；②相同温度下，CO的转化率随n(H2)/n(CO)增大而增大；在n(H2)/n(CO)相同条件下，温度越低CO的转化率越高或温度越高CO的转化率越低；

(4)

；若在a点向容器中再充入1.5molCH3OH 和0.5molH2，则甲醇的浓度为1mol/L、氢气的浓度为0.5mol/L、一氧化碳的浓度为0.25mol/L； Q= ，所以平衡不移动；