Question

17．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(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）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是I（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，△H₁＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將1mol CO和3mol H₂充入1L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，
測(cè)得c（CO）=0.2mol•L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%，此時(shí)的溫度為250℃（從上表中選擇）．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1 275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H₃=-44.0kJ•mol^-1
寫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：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”，說(shuō)明該反應(yīng)中反應(yīng)物都完全轉(zhuǎn)化為生成物；
②升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與溫度關(guān)系確定反應(yīng)熱；
③達(dá)到平衡時(shí)n（CO）=0.2mol/L×1L=0.2mol，則參加反應(yīng)的n（CO）=（1-0.2）mol=0.8mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%；先計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)濃度，再計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，從而確定溫度；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1 275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H₃=-44.0kJ•mol^-1
將方程式$\frac{1}{2}$×（①-②+③×4）得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變．

解答 解：（1）①反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”，說(shuō)明該反應(yīng)中反應(yīng)物都完全轉(zhuǎn)化為生成物，根據(jù)生成物種類知，I符合原子經(jīng)濟(jì)，故答案為：I；
②升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
③達(dá)到平衡時(shí)n（CO）=0.2mol/L×1L=0.2mol，則參加反應(yīng)的n（CO）=（1-0.2）mol=0.8mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%=$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%；
                CO（g）+2H₂（g）??CH₃OH（g）
開始（mol/L）1           3                   0
反應(yīng)（mol/L）0.8        1.6                0.8
平衡（mol/L）0.2        1.4                0.8
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.8}{1．{4}^{2}×0.2}$=2.041，所以該反應(yīng)溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)$\frac{1}{2}$×（①-②+③×4）得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以該反應(yīng)的△H=$\frac{1}{2}$×[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]=-442.8kJ•mol^-1，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算及蓋斯定律，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意：計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)K時(shí)必須用平衡時(shí)濃度計(jì)算，題目難度不大．