Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1

反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.041	0.270	0.012

 

由表中数据判断，ΔH1 0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为 ，此时的温度为 (从上表中选择)。

(2)已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1

③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： 。

 

Answer 1

(1)①Ⅰ ②＜ ③80% 250 ℃

(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ·mol－1

【解析】(1)①反应Ⅰ的产物只有甲醇，而反应Ⅱ的产物有两种，故反应Ⅰ符合“原子经济”原则；②观察图表数据可得，升温时，K值变小，说明该反应的正反应为放热反应，即ΔH1＜0；③CO的转化率为(2 mol－0.2 mol·L－1×2 L)/2 mol×100%＝80%；此时的化学平衡常数为

故此时的温度为250 ℃。(2)将三个热化学方程式进行变形：[①＋(－②)＋4×③]×，可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式，即CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝[ΔH1＋(－ΔH2)＋4ΔH3]×＝－442.8 kJ·mol－1。