Question

甲醇是一種非常好的燃料．熔點-97.8°C，沸點64.5°C．一定條件下，CO與H₂反應可制得甲醇：CO+2H₂ CH₃OH
圖1表示該反應進行過程中的能量變化；圖2表示100°C，在體積為2L的恒容容器中加入4molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化情況．

（1）已知CO的燃燒熱為283kJ/mol，H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，寫出表示CH₃OH燃燒熱的熱化學方程式______．
（2）根據上圖2計算：該溫度下，反應CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H＜0的平衡常數為______；10min后，容器內的壓強變為原來的______倍；改變下列條件，能提高CO轉化率的是______．
A．降低溫度B．加催化劑
C．充入氬氣，使體系壓強增大D．再充入1molCO和2molH₂
E．恒溫恒容改為恒溫恒壓．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用蓋斯定律計算；
（2）計算出平衡時各物質的平衡濃度，根據平衡常數等于生成的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積可求得平衡常數，根據阿伏加德羅定律可知壓強之比等于物質的量之比，使平衡向正反應方向移動有利于提高CO轉化率．
解答：解：（1）CO的燃燒熱為283kJ/mol，則CO的與氧氣反應的熱化學方程式為
CO（g）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-283kJ/mol①
H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則H₂與氧氣反應的熱化學方程式為H₂（g）+O₂（g）═H₂O（l）；△H=-285.8kJ/mol②
由圖1可知，CO與H₂反應可制得甲醇的熱化學方程式為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）；△H=-129kJ/mol③
根據蓋斯定律，則CH₃OH燃燒熱的熱化學方程式由①+②×2-③可得：
CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-725.6mol/L，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-725.6mol/L；
（2）根據平衡時CO的濃度為0.25mol/L可知，反應消耗的H₂物質的量為2×2L×0.75mol/L=3mol，則平衡時H₂的物質的量濃度為0.5mol/L，根據平衡常數等于生成的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積可得，
k===12（mol/L）^-2；
平衡時n（CO）=0.5mol，n（H₂）=1mol，n（CH₃OH）=1.5mol，共3mol，
起始時，n（CO）=2mol，n（H₂））=4mol，共6mol，
根據阿伏加德羅定律可知壓強之比等于物質的量之比，10min后，容器內的壓強變為原來的倍，
A．因正反應放熱，降低溫度可使平衡向正反應方向移動，提高CO的轉化率，故A正確；
B．加催化劑，平衡不移動，轉化率不變，故B錯誤；
C．充入氬氣，使體系壓強增大，對于參加反應的物質來說，濃度不變，平衡不移動，轉化率不變，故C錯誤；
D．再充入1molCO和2molH₂壓強增大，平衡向正反應方向移動，提高CO的轉化率，故D正確；
E．恒溫恒容改為恒溫恒壓，壓強較恒容時大，增大壓強，平衡向正反應方向移動，提高CO的轉化率，故E正確．
故答案為：12（mol/L）^-2；；ADE．
點評：本題考查化學平衡移動以及平衡常數的有關計算，題目難度較大，本題注意熱化學方程式的書寫．