Question

【题目】以天然气为原料合成甲醇常见的方法有水煤气法和目前正在开发的直接氧化法．
（1）有关热化学方程式如下： 水煤气法：CH4（g）+ O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣35.4KJmol﹣1
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H2=﹣90.1KJmol﹣1
直接氧化法：
2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g）△H3=KJmol﹣1 ．
（2）工业废气二氧化碳催化加氢也可合成甲醇：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H．在密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2 ， 在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示． ①二氧化碳合成甲醇正反应的△H（填“＞”“＜”或“=”，下同）0．
②M、N两点时化学反应速率：v（M）v（N）．
③为提高CO2的转化率除可改变温度和压强外，还可采取的措施是 ．
④图中M点时，容器体积为10L，则N点对应的平衡常数K=（填数值，保留2位小数）．
（3）一定条件下，向容积不变的某密闭容器中加入amolCO2和bmolH2发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），欲使整个反应过程中CO2的体积分数为恒定值，则a与b的关系是 ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣251
（2）＜；＜；增大 的值；1.04
（3）a=b
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）+ O2（g）═CO（g）+2H2（g）△H1=﹣35.4kJmol﹣1 ， ②CO（g）+2H2（g）CH3OH （g）△H2=﹣90.1kJmol﹣1 ， 根据盖斯定律，（①+②）×2可得：2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g），故△H3=2△H1+2△H2=2×（﹣35.4kJmol﹣1﹣90.1kJmol﹣1）=﹣251kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣251；（2）①由图可知，压强一定时，温度越高，CH3OH的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，
所以答案是：＜；②正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，故压强P1＞P2 ， 压强增大，反应速率也增大，所以v（N）＜v（M），
所以答案是：＜；③在可逆反应中，增加一种反应物浓度可以提高另一反应物的转化率，所以为提高CO2的转化率除可改变温度和压强外，还可采取的措施是增大 的值，
所以答案是：增大 的值；④图中M、N点温度相同，平衡常数相同，M点时，容器体积为10L，平衡时CH3OH的物质的量为0.25mol，则：

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol/L）：	0.1	0.275	0	0
变化（mol/L）：	0.025	0.075	0.025	0.025
平衡（mol/L）：	0.075	0.2	0.025	0.025

故平衡常数K= = =1.04，
所以答案是：1.04；（3）设转化的二氧化碳的物质的量为x，则：

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol/L）：	A	b	0	0
变化（mol/L）：	X	3x	X	X
平衡（mol/L）：	a-x	b-3x	x	X

则CO2的体积分数为 ，要使 为恒定的值，则a=b，
所以答案是：a=b．
【考点精析】掌握化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算是解答本题的根本，需要知道化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．