Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。

（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應Ⅰ：CO（g）＋2H2（g）=CH3OH（g）　ΔH1

反應Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）=CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2

①上述反應符合“原子經濟”原則的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

②下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.041	0.270	0.012

 

由表中數據判斷，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，達到平衡后，測得c（CO）＝0.2 mol·L－1，則CO的轉化率為________，此時的溫度為________（從上表中選擇）。

（2）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

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

 

Answer 1

（1）①Ⅰ　②＜　③80%　250 ℃

（2）CH3OH（l）＋O2（g）=CO（g）＋2H2O（l）ΔH＝－442.8 kJ·mol-1

【解析】（1）①反應Ⅰ的產物只有甲醇，而反應Ⅱ的產物有兩種，故反應Ⅰ符合“原子經濟”原則；②觀察圖表數據可得，升溫時，K值變小，說明該反應的正反應為放熱反應，即ΔH1＜0；③CO的轉化率為（2 mol－0.2 mol·L－1×2 L）/2 mol×100%＝80%；此時的化學平衡常數為K＝＝≈2.041，故此時的溫度為250 ℃。（2）將三個熱化學方程式進行變形：[①＋（－②）＋4×③]×，可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式，即CH3OH（l）＋O2（g）=CO（g）＋2H2O（l）　ΔH＝[ΔH1＋（－ΔH2）＋4ΔH3]×＝－442.8 kJ·mol－1。