Question

甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用，工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：
（Ⅰ）CH₃（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247.3kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅲ）2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=-566.0kJ?mol^-1
（1）用CH₃和O₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为

 

．
（2）某温度下，向4L恒容密闭容器中通入6molCO₂和6molCH₄，发生反应（Ⅰ），平衡体系中各组分的体积分数均为

1

4

，则此温度下该反应的平衡常数X=

 

．CH₄的转化率为

 

．
（3）工业上可通过甲醇羟基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₂OH（g）+CO（g）?HCOOCH₃（g）△H=-29.1kJ?mol^-1科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：

分析：（1）根据盖斯定律计算书写热化学方程式；
（2）根据平衡体系中各组分的体积分数均为

1

4

，利用三段式计算出平衡时各组分的含量，计算平衡常数和转化率；
（3）依据转化率曲线分析判断．

解答： 解：（1）根据（Ⅰ）CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247.3kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅲ）2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=-566.0kJ?mol^-1
由（Ⅰ）×2+（Ⅱ）×2+（Ⅲ）得2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H，故△H=2△H₁+2△H₂+△H₃=（+247.3kJ?mol^-1）×2+（-90.1kJ?mol^-1）×2+（-566.0kJ?mol^-1）=-251.6kJ?mol^-1，所以用CH₄和O₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H=-251.6kJ?mol^-1，
故答案为：2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H=-251.6kJ?mol^-1；
（2）CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）
起始（mol） 6        6         0       0
变化（mol） x        x         2x      2x
平衡（mol）6-x       6-x       2x      2x
平衡体系中各组分的体积分数均为

1

4

，所以6-x=2x，解得x=2，
则此温度下该反应的平衡常数X=

c2(CO)?c2(H2)

c(CH4)?c(CO2)

=

12×12

1×1

=1，
CH₄的转化率为

2

6

×100%=33.3%，
故答案为：1；33.3%；
（3）从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，图象中转化率变化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案为：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、热化学方程式的计算书写、化学平衡的计算、图象分析判断，注意基础知识的掌握，题目难度中等．题目中CH₃（g）应为CH₄（g），CH₂OH（g）应为CH₃OH（g）．