Question

【题目】煤的气化在煤化工业中占有重要地位，至今仍然是化学工业的重要组成部分。

（1）已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。请写出甲醇(CH3OH)不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：________。

（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K)

①由表中数据判断△H_______0（填“>”、“=”或“<”）

②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应后，4min达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，此时的温度为________，则反应速率v(H2)=__________。

（3）T℃时，在t0时刻，合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的一半，在t2时刻又达到新的平衡，请在图中用曲线表示t1～t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图_______（其他条件不变，曲线上必须标明氢气、甲醇）。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/mol ＜ 250℃ 0.4mol/(L·min)

【解析】试题分析：（1）由CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJmol-1和-726.5kJmol-1，则

①CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJmol-1

②CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJmol-1

由盖斯定律可知用②-①得反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）的反应热△H=-726.5kJmol-1-（-283.0kJmol-1）=-443.5kJmol-1；

（2）①由表中数据可知随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，因此正反应是放热反应，则△H＜0；

② CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g)

c(起始)mol/L 1 3 0

c(变化)mol/L 0.8 1.6 0.8

c(平衡)mol/L 0.2 1.4 0.8

则平衡常数K＝

所以此时的温度为250℃

反应速率v(H2)＝1.6mol/L÷4min＝0.4mol/(L·min)。

（3）T℃时，在t0时刻，合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的1/2，压强增大，平衡显正反应方向进行，所以t1～t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图为（见答案）。