Question

【题目】利用CO和H2合成甲醇，其反应的化学方程式为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．今在一容积可变的密闭容器中，充有10mol CO和20mol H2用于合成甲醇．CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：

（1）写出该反应的平衡常数表达式为__________________．

（2）上述合成甲醇的反应为________反应（填“放热”或“吸热”）． A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为____________．A、B两点对应的压强大小关系是PA________PB（填“大于”、“小于”或“等于”）．

（3）若反应达到平衡状态A时，保持容器体积及体系温度不变，再向容器中充入2mol CO（g）、4molH2（g）、 2molCH3OH（g）则平衡向______方向移动（填“正”或“逆”）

（4）通常状况下取一定量的甲醇充分完全燃烧生成27克的水，放出热量544.35KJ，请写出表示甲醇燃烧热的热化学反应方程式_______________________________________。

Answer 1

【答案】c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]放热KA=KB＞KC小于正CH3OH（l）+2O2（g）=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol－1

【解析】

（1）根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数为；

（2）根据图像，随着温度的升高，CO的平衡转化率降低，根据勒夏特列原理，该反应为放热反应；化学平衡常数只受温度的影响，A和B温度相同，化学平衡常数相等，即KA=KB，C的温度高于A和B，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，化学平衡常数减小，即KA=KB>KC；根据勒夏特列原理，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，B点CO的转化率大于A点，即PA<PB；

（3）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始：10 20 0

变化：5 10 5

平衡：5 10 5 令此时容器的体积为1L，平衡常数K=5/(5×102)=1/100，再通入2molCO、4molH2、2molCH3OH，此时容器内的CO的物质的量为7mol、H2的物质的量为14mol、CH3OH的物质的量为7mol，浓度商为1/142<1/100，说明反应向正反应方向进行；

（4）甲醇与O2反应的方程式为CH3OH＋2O2=CO2＋2H2O，生成36gH2O时放出的热量为36×544.35/27kJ=725.8kJ，即热化学反应方程式为CH3OH（l）+2O2（g）=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol－1。