Question

工业上常利用CO和H₂合成可再生能源甲醇．
（1）已知CO（g）、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283.0kJ?mol^-1和726.5kJ?mol^-1，则CH₃OH（l）不完全燃烧生成CO（g）和H₂O（l）的热化学方程式为

 

．
（2）合成甲醇的方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在230℃?270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比n（H₂）：n（CO），分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图所示．其中270℃的实验结果所对应的曲线是

 

（填字母）；当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度与投较比的关系是

 

．
（3）当投料比为1：1，温度为230℃，平衡混合气体中，CH₃OH的物质的量分数为

 

（保留1位小数）；平衡时CO的转化率

 

．

Answer 1

分析：（1）根据CO和CH₃OH的燃烧热先书写热方程式，再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；
（2）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小；CO为有毒气体反应时尽可能完全转化，图象分析判断反应温度与投较比的关系；
（3）依据图象分析当投料比为1：1，一氧化碳转化率为40%，依据化学平衡三段式计算．

解答：解：（1）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，则
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（l）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1
由盖斯定律可知，②-①得反应CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），则△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（2）工业上用反应④低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图．合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，270℃的实验结果所对应的曲线是Z，CO为有毒气体反应时尽可能完全转化，由图象分析投料比越高，对应的反应温度越高，
故答案为：Z；投料比越高，对应的反应温度越高；      
（3）当投料比为1：1，温度为230℃，曲线为x，图象分析判断，一氧化碳转化率为40%，
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）   x      x          0
变化量（mol）   0.4x    0.8x      0.4x
平衡量（mol）0.6x     0.2x       0.4x
则平衡混合气体中，CH₃OH的物质的量分数=

0.4x

1.2x

×100%=33.3%，
故答案为：33.3%；40%．

点评：本题考查了热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，图象分析判断，化学平衡的进行方向，题目难度中等．