Question

甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工业上可用CO₂和H₂在一定条件下合成甲醇。回答下列问题。

(1)已知：CO 和 H₂ 的燃烧热分别为 283.0 kJ·mol^-1、285.8kJ·mol^-1 ，水的汽化热为 44.0kJ·mol^-1， 反应① CO+H₂O=CO₂+H₂ 是生成合成甲醇的原料气(CO₂、H₂)的重要反应，其热化学方程式为： CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)    ΔH =_____ kJ·mol^-1。

(2)某同学设计实验对反应①进行研究。将 1mol H₂O(g)和 1mol CO 充入一个恒容密闭容器中，在催化剂和一定温度下达到化学平衡。如图是 CO 的平衡转化率(%)随温度变化的曲线，260℃时反应①的平衡常数 K=_______。

(3)CO₂和 H₂在催化剂、一定温度下合成甲醇。图为在容积为 1L 的恒容密闭容器中，加入 3 molH₂和 1molCO₂时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线：

曲线上 A 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由是_____，C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是_____(填标号)。

A.反应活化能增大    B.催化剂活性低    C.副反应多    D.平衡常数变大    E.平衡逆向移动

(4)CO和 H₂在一定条件下也可以合成甲醇。在容积为1L的恒容密闭容器中，加入 a molH₂和2.0molCO，在催化剂和 260℃温度条件下发生反应：CO+2H₂=CH₃OH。图为甲醇的浓度与反应时间的关系曲线，t_P 时的 v 逆_____t_Q 时的 v 逆(填大于、小于或等于)，判断的依据是_____，达平衡时氢气的浓度为 1.0mol/L，则起始时加入的氢气的物质的量为_____mol。

Answer

-41.2 9 不是 该反应为放热反应，平衡产率随温度的升高而降低 BCE 小于 tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度，反应速率更慢 3.3

【解析】

（1）H2的燃烧热为-285.8kJ·mol－1，故热化学方程式为H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1；CO的燃烧热为-283.0kJ·mol－1，故热化学方程式为①CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-283.0KJ·mol－1，②H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8KJ·mol－1，③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0KJ·mol－1，1×①-②-③得， CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH =-41.2kJ·mol-1。故答案为：-41.2；

（2）对反应①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 进行研究。

260℃时反应①的平衡常数 K==9。故答案为：9；

（3）曲线上 A 点不是对应温度下的平衡产率，理由是该反应为放热反应，平衡产率随温度的升高而降低，C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是：A.反应活化能增大，不影响产率，故错误； B.催化剂活性低，产率降低，故正确； C.副反应多，消耗大量原料，故正确； D.平衡常数变大，平衡正向移动，产率升高，故错误；E.平衡逆向移动，产率降低，故正确；故选BCE；故答案为：不是；该反应为放热反应，平衡产率随温度的升高而降低；BCE；

（4）甲醇的浓度与反应时间的关系曲线可知，tP 时的 v 逆小于tQ 时的 v 逆，tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度，反应速率更慢；由图平衡时c(CH3OH)= 1.15mol·L－1，由方程式CO+2H2=CH3OH得氢气的浓度变化量为2.3mol·L－1，起始时加入的氢气的浓度为（2.3+1）mol·L－1=3.3mol·L－1，则起始时加入的氢气的物质的量为3.3mol；故答案为：小于：tP 时的甲醇浓度小于tQ 时浓度，反应速率更慢；3.3。