Question

甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产．工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
（1）下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是

CD

．
A．随时将CH₃OH与反应混合物分离         B．降低反应温度
C．增大体系压强                        D．使用高效催化剂
（2）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为：

CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1

．
（3）在容积为2L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律．下图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为2mol）与CO平衡转化率的关系．请回答：
①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是

270℃

．
②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g） 的平衡常数K=

4L²?mol^-2

．

Answer 1

分析：（1）根据平衡移动原理进行判断，温度升高，反应速率加快，使用催化剂，反应速率加快；
（2）根据盖斯定律和题中热化学方程式写出甲醇完全燃烧生成二氧化碳的热化学方程式；
（3）①合成甲醇的反应是放热反应，温度升高，转化率降低；
②根据平衡常数表达式和一氧化碳的转化率求算．

解答：解：（1）A、随时将CH₃OH与反应混合物分离，没有改变反应速率，故A错误；
B、温度降低，反应速率变小，故B错误；
C、压强增大，反应速率加快，故C正确；
D、使用催化剂，反应速率加快，故D正确；
故选C D；
（2）根据反应①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ?mol^-1，
  ②CO（g）+

1

2

O2（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
           ③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1 ，
      根据盖斯定律：①-②-③×2得：
 CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1；
（3）①根据反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是270℃，
故答案是：270℃；
  ②该反应的平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)?c(H2)2

，
a点时，CO转化率50%，反应消耗了2mol×50%=1molCO，消耗氢气2mol
剩余1molCO，n（H₂）=3mol-2mol=1mol，生成1mol甲醇，
a点各组分的浓度是：c（CH₃OH）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（CO）=

1mol

2L

=0.5mol/L，c（H₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L，
带人表达式得：K=

0.5mol?L-1

0.5mol?L-1×(0.5mol?L-1)2

=4L²?mol^-2，
故答案是：4L²?mol^-2．

点评：本题考查了影响反应速率的因素及反应平衡常数的计算、热化学方程式的书写等知识，注意盖斯定律的应用，本题难度中等．