Question

工業(yè)上常用天然氣作為制備甲醇CH₃OH的原料．已知：
①CH₄（g）+O₂（g）?CO（g）+H₂（g）+H₂O（g）△H=-321.5kJ/mol
②CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+250.3kJ/mol  
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90kJ/mol
（1）CH₄（g）與O₂（g）反應(yīng)生成CH₃OH（g）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在不同壓強(qiáng)下合成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：
①壓強(qiáng)P₁

 

P₂（填“＜”、“＞”或“=”）
②在100℃、P₁壓強(qiáng)時(shí)，平衡常數(shù)為

 

（用含a，V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
②100°C時(shí)一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，代入平衡常數(shù)平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

計(jì)算．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+O₂（g）?CO（g）+H₂（g）+H₂O（g）△H=-321.5kJ/mol
②CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+250.3kJ/mol
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律，①+②-2×③得到：2CH₄（g）+O₂（g）=2CH₃OH（g）△H=-251.2KJ/mol，
故答案為：2CH₄（g）+O₂（g）=2CH₃OH（g）△H=-251.2KJ/mol；
（2）①由圖象可知，相同溫度下P₂壓強(qiáng)下一氧化碳轉(zhuǎn)化率大于P₁壓強(qiáng)下一氧化碳轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，所以P₁＜P₂；
故答案為：＜；
②向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a mol H₂，100°C時(shí)一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，故CO濃度變化量為

0.5a mol

V L

=

a

2V

mol/L，則：
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L）：

a

V

     

2a

V

         0 
變化量（mol/L）：

a

2V

     

a

V

         

a

2V

          
平衡量（mol/L）：

a

2V

     

a

V

        

a

2V

           
平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

=

a 2V

a 2V ×( a V )2

=

V2

a2

，
故答案為：

V2

a2

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡圖象及影響因素、平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算等，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡三段式解題法．