Question

【題目】煤的氣化在煤化工業中占有重要地位，至今仍然是化學工業的重要組成部分。

（1）已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱分別為-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。請寫出甲醇(CH3OH)不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：________。

（2）工業上一般在恒容密閉容器中采用下列反應合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K)

①由表中數據判斷△H_______0（填“>”、“=”或“<”）

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應后，4min達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L，此時的溫度為________，則反應速率v(H2)=__________。

（3）T℃時，在t0時刻，合成甲醇反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)達到平衡，若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的一半，在t2時刻又達到新的平衡，請在圖中用曲線表示t1～t2時間段氫氣、甲醇物質的量濃度隨時間變化的趨勢示意圖_______（其他條件不變，曲線上必須標明氫氣、甲醇）。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/mol ＜ 250℃ 0.4mol/(L·min)

【解析】試題分析：（1）由CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJmol-1和-726.5kJmol-1，則

①CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJmol-1

②CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJmol-1

由蓋斯定律可知用②-①得反應CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）的反應熱△H=-726.5kJmol-1-（-283.0kJmol-1）=-443.5kJmol-1；

（2）①由表中數據可知隨著溫度的升高，平衡常數逐漸減小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，因此正反應是放熱反應，則△H＜0；

② CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g)

c(起始)mol/L 1 3 0

c(變化)mol/L 0.8 1.6 0.8

c(平衡)mol/L 0.2 1.4 0.8

則平衡常數K＝

所以此時的溫度為250℃

反應速率v(H2)＝1.6mol/L÷4min＝0.4mol/(L·min)。

（3）T℃時，在t0時刻，合成甲醇反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)達到平衡，若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的1/2，壓強增大，平衡顯正反應方向進行，所以t1～t2時間段氫氣、甲醇物質的量濃度隨時間變化的趨勢示意圖為（見答案）。