Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应Ⅰ：CO (g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为________，此时的温度为________(从上表中选择)。

(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的

是_______（填序号字母）。

A．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1

B．2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

 (3)已知在常温常压下：

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

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                 

Answer 1

【知识点】考查平衡状态判断、平衡移动、平衡常数、反应速率计算、热化学方程式

【答案解析】(每空2分)

(1) ①Ⅰ（1分）　②＜ （1分）　③80% （1分）　250 ℃ （1分）

(2) C （1分）

(3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)  ΔH＝－442.8 kJ·mol－（3分）

解析：（1）①产物更加集中，更加符合“原子经济”性。②升高温度，反应平衡常数减少，说明向逆反应方向进行，所以逆反应方向为为吸热反应，正反应方向为放热反应ΔH<0，③达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则参加反应的CO的物质的量=2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，故CO转化率=1.6mol/2mol×100%=80%,

对于可逆反应：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
开始（mol/L）：1           3              0
变化（mol/L）：0.8        1.6            0.8     
平衡（mol/L）：0.2        1.4            0.8
所以该温度下平衡常数k=0.8/0.2*1.42=2.041，平衡常数只受温度影响，故该温度为250℃

（2）A、浓度之比不能作为反应平衡的判据，故A错误，B、任意时刻两者的速率关系均为2v(H2)(正) ＝ v(CO)(逆)，故B错误，C、该反应反应前后压强变化，当压强不变时，反应达到平衡状态，故Ｃ正确，Ｄ、反应前后质量与体积均不变，故密度不变，所以，密度不能作为反应平衡的判据，故Ｄ错误，所以正确答案为C。

（3）根据盖斯定律，①-②+③×4得2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4 H2O（l），该反应的反应热△H=-1275.6kJ•mol-1-（-566.0kJ•mol-1）+4×（-44.0kJ/mol）=-887kJ•mol-1
故该反应热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1

【思路点拨】本题考查平衡状态判断、平衡移动、平衡常数、反应速率计算、热化学方程式、原电池、化学平衡图象等，是化学反应速率与化学平衡的综合题目，难度不大，注重基础知识的考查，（3）中电极反应式的书写为难点、易错点，可以先写出较为简单的正极反应式，利用总反应式减去正极反应式即为负极反应式．