Question

17．开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面．
（1）H₂、CO、CH₃OH都是重要能源物质，它们燃烧热依次为285.8KJ/mol、281.5KJ/mol、726.7KJ/mol．已知CO、H₂在一定条件下可以合成甲醇CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）．则该合成甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-126.4kJ/mol
（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在密闭容器中充入10mol CO与20mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．则M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为K_M=K_N＞K_Q；P₁＜P₂（填“＞”或“＜”或“=”）；M、N两点平衡状态下，容器中物质的总物质的量之比为：n（M）_总：n（N）_总=5：4．

Answer 1

分析 （1）分别写出CO、H₂、CH₃OH热化学方程式后，根据盖斯定律就可得出要求的热化学方程式及反应热，分析判断；
（2）化学平衡常数只与温度有关，相同温度时其平衡常数相等，升高温度平衡向逆反应方向移动，其平衡常数减小；相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大；M点时，CO转化率为50%，则参加反应的n（CO）=10mol×50%=5mol，还剩余5molCO，根据方程式知，还剩余n（H₂）=20mol-5mol×2=10mol，生成n（CH₃OH）=5mol；N点时，CO转化率为70%，参加反应的n（CO）=10mol×70%=7mol，还剩余3molCO，根据方程式知，还剩余n（H₂）=20mol-7mol×2=6mol，生成n（CH₃OH）=7mol，据此计算其物质的量之比．

解答 解：（1）CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-281.5 kJ•mol^-1 ①
H₂燃烧的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ•mol^-1 ②
CH₃OH燃烧的热化学方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.7 kJ•mol^-1 ③
将①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-126.4KJ•mol^-1；故答案为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-126.4kJ/mol；
（2）化学平衡常数只与温度有关，相同温度时其平衡常数相等，升高温度平衡向逆反应方向移动，其平衡常数减小，根据图象知，温度：M=N＜Q，则若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为K_M=K_N＞K_Q；相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图象知，p₁小于p₂；M点时，CO转化率为50%，则参加反应的n（CO）=10mol×50%=5mol，还剩余5molCO，根据方程式知，还剩余n（H₂）=20mol-5mol×2=10mol，生成n（CH₃OH）=5mol；N点时，CO转化率为70%，参加反应的n（CO）=10mol×70%=7mol，还剩余3molCO，根据方程式知，还剩余n（H₂）=20mol-7mol×2=6mol，生成n（CH₃OH）=7mol，所以容器中总物质的物质的量之比为：n（M）_总：n（N）_总=（5+10+5）mol：（3+6+7）mol=5：4；
故答案为：K_M=K_N＞K_Q、＜、5：4．

点评 本题考查了燃烧热的概念、热化学方程式的书写和盖斯定律、转化率与温度、压强关系，明确温度、压强对该反应平衡影响是解本题关键，题目难度中等．