Question

再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁＜0，工业上利用该反应合成甲醇．某实验小组同学在一定条件下向一体积为1L的恒容密闭容器中充入3molCO₂和3molH₂，平衡时甲醇的体积分数（%）随温度的变化如下表所示：

温度/℃	CH3OH的体积分数/%
810	a
915	10.0
1000	b

①a

 

（填“＞”或“＜”）b．
②915℃时，H₂的转化率为

 

，平时该反应的平衡常数K=

 

．
③1000℃时，CO₂的体积分数为

 

．
④已知25℃、101kPa下，H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-676kJ?mol^-1；
则）△H₁

 

．

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

专题：

分析：①反应是放热反应升温平衡向吸热反应方向进行；
②结合化学平衡三段式计算平衡浓度，转化率=×100%，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
③结合平衡三段式列式计算体积分数，用含b的数值表示；
④依据盖斯定律和热化学方程式书写所需热化学方程式；

解答： 解：①反应是放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，逆向进行，甲醇体积分数减小，a＞b；
故答案为：＞；
②结合化学平衡三段式计算平衡浓度，设氢气转化浓度为x
                CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  3        3          0        0
变化量（mol/L）   

x

3

        x         x        x
平衡量（mol/L） 3-

x

3

      3-x         x         x
CH₃OH的体积分数=

x

6+ 2x 3

=10%
x=0.643mol/L
转化率=×100%=

0.643mol/L

3mol/L

×100%=21，4%，
平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积=

0.643×0.643

(3-0.214)×(3-0.643)3

=0.063；
③结合平衡三段式列式计算体积分数，设消耗二氧化碳浓度为y，用含b的数值表示；
                CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  3        3          0        0
变化量（mol/L）  y        3y         y       y
平衡量（mol/L） 3-y      3-3x       y         y

y

6-2y

=b
y=

6b

1+2b

二氧化碳体积分数=

3-y

6-2y

×100%=50%
故答案为：50%；
④依据盖斯定律和热化学方程式书写所需热化学方程式，
①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-676kJ?mol^-1；
则依据盖斯定律，①×3-②得到②，CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-50KJ/mol；
故答案为：-50KJ/mol；

点评：本题考查了化学平衡计算，平衡常数、转化率、体积分数的计算应用，盖斯定律分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．