Question

【題目】按要求回答下列問題：

(1)甲醇是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景。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)中原子利用率百分之百的是______(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，T℃時，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(CO)=0.2mol/L，此時T為______。

(2)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44.0kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：______。

Answer 1

【答案】I ＜ 250℃ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJmol-1

【解析】

“原子經(jīng)濟性”是指在化學品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；反應(yīng)物總能量大于生成物總能量時，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；根據(jù)一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計算其轉(zhuǎn)化率；根據(jù)列式三段式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到，再根據(jù)表格分析。

(1)①“原子經(jīng)濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，分析反應(yīng)可知，反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”，

故答案為：Ⅰ；

②由表數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即△H1＜0，

故答案為：＜；

③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，物質(zhì)的量為0.4mol；

CO （g）+2H2（g）CH3OH （g）
起始量（mol） 2 6 0

變化量（mol） 1.6 3.2 1.6

平衡量（mol） 0.4 2.8 1.6

CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=80%，此時的平衡常數(shù)為：K===2.041，所以溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃。

(2)已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJmol-1

③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律，（①-②+③×4）÷2可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），則：△H=[-1275.6kJmol-1-（-566.0kJmol-1）+4×（-44.0kJmol-1）]÷2=-442.8 kJmol-1，反應(yīng)熱化學方程式為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJmol-1，

故答案為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJmol-1。