Question

【题目】甲醇（CH3OH）是一种新型清洁能源。回答问题：

（1）101KPa、25℃时，燃烧32g液态甲醇生成液态水和二氧化碳放热726.5kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为_____________

已知：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=-24.5kJ·mol-1

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1

则2CO（g）+4H2（g）= CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=__________

（2）工业上可用CO和H2制取甲醇，其热化学反应方程式为：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示

①△H______0（填“﹥”或“＜”）.判断依据是___________________

②为提高CO转化率，可采取的措施是_____________________________(至少答出两条）

③实际生产中，反应的条件控制在250℃，1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______________________。

Answer 1

【答案】 2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l） △H=-1453 kJmol-1 (2a-24.5)kJmol-1 ＜ 由图像可知，升高温度，CO的转化率降低，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，故△H＜0 增大压强，增大H2浓度，降低温度 在250℃、此压强下，转化率比较高，再增加压强转化率增加不大，但对设备的要求会更高，生产投资更高。

【解析】试题分析：本题考查热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，化学平衡图像的分析，外界条件对化学平衡的影响。

（1）n（CH3OH）=32g32g/mol=1mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.5kJ/mol（或2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l） △H=-1453 kJmol-1）。

将反应编号：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=-24.5kJ·mol-1（①式）

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H=akJ·mol-1（②式）

应用盖斯定律，将①式+②式2，得2CO（g）+4H2（g）= CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH=（-24.5kJ/mol）+akJ/mol2=（2a-24.5）kJ/mol。

（2）①在横坐标上任取一点作横坐标的垂直线与曲线相交，由图像可知，升高温度，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故△H＜0。

②该反应的正反应为气体分子数减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施有：增大压强、降低温度、增大H2的浓度。

③实际生产中，反应的条件控制在250℃，1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是：在250℃、此压强下，转化率比较高，再增加压强转化率增加不大，但对设备的要求会更高，生产投资更高。