Question

甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料，以煤为原料制备甲醇的流程如下：

（1）气化炉中主要反应的化学方程式为

 

．
（2）已知CO、H₂、甲醇（I）的燃烧热分别为：-285.8kJ/mol、-283kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO和H₂合成甲醇的热化学方程式为

 

．
（3）一定条件下，在催化反应室中发生反应：CO（g）十2H（g）?CH₃OH（g）△H＜0；CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，回答下列问题：

①工业上，上述匣应温度不宜过高，原因是

 

；
②若反应是1mol CO与2mol H₂在2L容积中进行，则100°、P₁下，该反应的平衡常数为

 

；维持温度、容积不变，催化反应室再增加1mol CO与2mol H₂，达到新平衡时，CO的转化率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

考点：煤的干馏和综合利用,热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据碳和水蒸气在高温下反应生成一氧化碳和氢气；
（2）先根据燃烧热分别写出CO、H₂、CH₃OH热化学方程式后，根据盖斯定律就可得出CO和H₂合成甲醇的热化学方程式；
（3）①温度对化学平衡的影响来分析；
②由图可知，100℃、P₁下达到平衡时CO的转化率为0.5，则转化的n（CO）=1mol×0.5=0.5mol，平衡时c（CO）=

1mol×(1-0.5)

2L

=0.25mol/L，c（H₂）=

2mol-1mol

2L

=0.5mol/L，c（CH₃OH）=

0.5mol

2L

=0.25mol/L，然后带入化学平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)．c2(H2)

；维持温度、容积不变，催化反应室再增加1mol CO与2mol H₂，相当于增压，根据压强对化学平衡的影响来判断．

解答： 解：（1）碳和水蒸气在高温下反应生成一氧化碳和氢气，方程式为：C+H₂O（气）

高温  .

CO+H₂；
故答案为：C+H₂O（气）

高温  .

CO+H₂；
（2）CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-285.8kJ?mol^-1 ①
H₂燃烧的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-283×2 kJ?mol^-1 ②
CH₃OH燃烧的热化学方程式：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1 ③
根据盖斯定律将①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1；
（3）①该反应为放热反应，温度过高，平衡逆向移动，CH₃OH产率降低；
故答案为：该反应为放热反应，温度过高，平衡逆向移动，CH₃OH产率降低；
②由图可知，100℃、P₁达到平衡时CO的转化率为0.5，则转化的n（CO）=1mol×0.5=0.5mol，平衡时c（CO）=

1mol×(1-0.5)

2L

=0.25mol/L，c（H₂）=

2mol-1mol

2L

=0.5mol/L，c（CH₃OH）=

0.5mol

2L

=0.25mol/L，化学平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)．c2(H2)

=

0.25

0.25×0．52

=4；维持温度、容积不变，催化反应室再增加1mol CO与2mol H₂，相当于增压，压强增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大；
故答案为：4；增大；

点评：本题主要考查了热化学方程式式、盖斯定律以及外界条件对化学平衡的影响，难度不大，注意知识的运用．