Question

【題目】甲醇（CH3OH）是一種新型清潔能源。回答問題：

（1）101KPa、25℃時，燃燒32g液態甲醇生成液態水和二氧化碳放熱726.5kJ，則甲醇燃燒的熱化學方程式為_____________

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

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1

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

（2）工業上可用CO和H2制取甲醇，其熱化學反應方程式為：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1，CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如下圖所示

①△H______0（填“﹥”或“＜”）.判斷依據是___________________

②為提高CO轉化率，可采取的措施是_____________________________(至少答出兩條）

③實際生產中，反應的條件控制在250℃，1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是______________________。

Answer 1

【答案】 2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l） △H=-1453 kJmol-1 (2a-24.5)kJmol-1 ＜ 由圖像可知，升高溫度，CO的轉化率降低，平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，故△H＜0 增大壓強，增大H2濃度，降低溫度 在250℃、此壓強下，轉化率比較高，再增加壓強轉化率增加不大，但對設備的要求會更高，生產投資更高。

【解析】試題分析：本題考查熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的應用，化學平衡圖像的分析，外界條件對化學平衡的影響。

（1）n（CH3OH）=32g32g/mol=1mol，則甲醇燃燒的熱化學方程式為：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）。

將反應編號：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）

應用蓋斯定律，將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在橫坐標上任取一點作橫坐標的垂直線與曲線相交，由圖像可知，升高溫度，CO的轉化率降低，平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，故△H＜0。

②該反應的正反應為氣體分子數減小的放熱反應，提高CO的轉化率可采取的措施有：增大壓強、降低溫度、增大H2的濃度。

③實際生產中，反應的條件控制在250℃，1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是：在250℃、此壓強下，轉化率比較高，再增加壓強轉化率增加不大，但對設備的要求會更高，生產投資更高。