Question

【题目】面对世界范围内的能源危机，甲醇作为一种可再生能源，有广泛的应用前景。

(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：

①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1＝－90 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41 kJ·mol－1

写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：____

(2)对于CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－90 kJ·mol－1，在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1 _______(填“大于”“小于”或“等于”) p2。

②在其他条件不变的情况下，缩小体积使压强增大，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)已知在温度T时，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2O)＝1 mol·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，判断此时刻υ正________(填“>” 、“=”或“<”)υ逆。

Answer 1

【答案】CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol 小于 增大 不变 >

【解析】

(1)根据盖斯定律和已知热化学方程式，可知二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式可由①-②得出；

(2)相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大；温度不变，则平衡常数不变；

(3)根据转化率计算各物质的浓度，进而计算Qc，与平衡常数相比较，可判断反应是否达到平衡状态，并判断反应的方向。

(1)已知式：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1＝－90 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41 kJ·mol－1

根据盖斯定律将①-②得： CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol，

故答案为：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol；

(2)①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，根据图象知，p1小于p2，故答案为：小于；

②在其它条件不变的情况下，缩小体积，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以CO的转化率增大，由于反应的温度不变，则平衡常数不变，故答案为：增大，不变；

(3)某时刻经测定CO的转化率为10%，则：

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

起始(mol/L)： 1 1 0 0

转化(mol/I)： 0.1 0.1 0.1 0.1

某时刻(mol/L)：0.9 0.9 0.1 0.1

Qc==0.012<0.32，则没有达到平衡状态，反应向正反应方向移动，υ正>υ逆，故答案为：>；