Question

（2013?廣東模擬）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為 K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

．
（2）如圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．
①該反應(yīng)的焓變△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

B

．
A．升高溫度
B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．使用合適的催化劑
D．充入He，使體系總壓強增大
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a  kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b  kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c  kJ?mol^-1
則CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

b-a-4c

2

 kJ?mol^-1．

Answer 1

分析：（1）平衡常數(shù)指平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
（2）①根據(jù)先拐先平數(shù)值大原則，由圖1可知，溫度T₁＜T₂，平衡時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，據(jù)此判斷反應(yīng)熱；
②增加甲醇產(chǎn)率，應(yīng)使化學(xué)平衡正向移動，結(jié)合平衡移動原理進行解答；
（3）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱越乘以相應(yīng)的系數(shù)并進行相應(yīng)的計算．

解答：解：（1）可逆反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；
（2）①由圖1可知，T₂先達到平衡，溫度T₁＜T₂，平衡時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，故答案為：＜；
②增加甲醇產(chǎn)率，即化學(xué)平衡正向移動，則：
A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動，甲醇產(chǎn)率降低，故A不符合；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡正向移動，可提高甲醇的產(chǎn)率，故B符合；
C．使用合適的催化劑，對化學(xué)平衡移動無影響，不能提高甲醇產(chǎn)率，故C不符合；
D．充入He，使體系總壓強增大，反應(yīng)體系中物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，不能提高產(chǎn)率，故D不符合；
故答案為：B；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1，
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，則

①-②+③×4

2

可得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），則△H=

(-a)-(-b)+(-c)×4

2

kJ/mol=

b-a-4c

2

kJ/mol，
故答案為：

b-a-4c

2

．

點評：本題考查較為綜合，涉及平衡常數(shù)、外界條件對平衡移動的影響、化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)熱的計算等問題，題目難度中等，本題注意利用蓋斯定律進行反應(yīng)熱的有關(guān)計算．