Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。

(1) 工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)Ⅰ：CO (g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c(CO)＝0.2 mol·L－1，則CO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，此時(shí)的溫度為_(kāi)_______(從上表中選擇)。

(2)下列各項(xiàng)能作為判斷反應(yīng)Ⅰ在2 L的密閉容器中達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的

是_______（填序號(hào)字母）。

A．容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1∶2∶1

B．2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

 (3)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)  ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1

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

③H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1

寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：                 

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】考查平衡狀態(tài)判斷、平衡移動(dòng)、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算、熱化學(xué)方程式

【答案解析】(每空2分)

(1) ①Ⅰ（1分）　②＜ （1分）�、�80% （1分）　250 ℃ （1分）

(2) C （1分）

(3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)  ΔH＝－442.8 kJ·mol－（3分）

解析：（1）①產(chǎn)物更加集中，更加符合“原子經(jīng)濟(jì)”性。②升高溫度，反應(yīng)平衡常數(shù)減少，說(shuō)明向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以逆反應(yīng)方向?yàn)闉槲鼰岱磻?yīng)，正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)ΔH<0，③達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量=2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，故CO轉(zhuǎn)化率=1.6mol/2mol×100%=80%,

對(duì)于可逆反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
開(kāi)始（mol/L）：1           3              0
變化（mol/L）：0.8        1.6            0.8     
平衡（mol/L）：0.2        1.4            0.8
所以該溫度下平衡常數(shù)k=0.8/0.2*1.42=2.041，平衡常數(shù)只受溫度影響，故該溫度為250℃

（2）A、濃度之比不能作為反應(yīng)平衡的判據(jù)，故A錯(cuò)誤，B、任意時(shí)刻兩者的速率關(guān)系均為2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)，故B錯(cuò)誤，C、該反應(yīng)反應(yīng)前后壓強(qiáng)變化，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故Ｃ正確，Ｄ、反應(yīng)前后質(zhì)量與體積均不變，故密度不變，所以，密度不能作為反應(yīng)平衡的判據(jù)，故Ｄ錯(cuò)誤，所以正確答案為C。

（3）根據(jù)蓋斯定律，①-②+③×4得2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4 H2O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-1275.6kJ•mol-1-（-566.0kJ•mol-1）+4×（-44.0kJ/mol）=-887kJ•mol-1
故該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1

【思路點(diǎn)撥】本題考查平衡狀態(tài)判斷、平衡移動(dòng)、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算、熱化學(xué)方程式、原電池、化學(xué)平衡圖象等，是化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合題目，難度不大，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，（3）中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)為難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，可以先寫(xiě)出較為簡(jiǎn)單的正極反應(yīng)式，利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即為負(fù)極反應(yīng)式．