Question

【題目】利用CO和H2合成甲醇，其反應的化學方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．今在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H2用于合成甲醇．CO的平衡轉化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示：

（1）寫出該反應的平衡常數表達式為__________________．

（2）上述合成甲醇的反應為________反應（填“放熱”或“吸熱”）． A、B、C三點的平衡常數KA、KB、KC的大小關系為____________．A、B兩點對應的壓強大小關系是PA________PB（填“大于”、“小于”或“等于”）．

（3）若反應達到平衡狀態A時，保持容器體積及體系溫度不變，再向容器中充入2mol CO（g）、4molH2（g）、 2molCH3OH（g）則平衡向______方向移動（填“正”或“逆”）

（4）通常狀況下取一定量的甲醇充分完全燃燒生成27克的水，放出熱量544.35KJ，請寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學反應方程式_______________________________________。

Answer 1

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

【解析】

（1）根據化學平衡常數的定義，該反應的平衡常數為；

（2）根據圖像，隨著溫度的升高，CO的平衡轉化率降低，根據勒夏特列原理，該反應為放熱反應；化學平衡常數只受溫度的影響，A和B溫度相同，化學平衡常數相等，即KA=KB，C的溫度高于A和B，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，化學平衡常數減小，即KA=KB>KC；根據勒夏特列原理，增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，B點CO的轉化率大于A點，即PA<PB；

（3）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始：10 20 0

變化：5 10 5

平衡：5 10 5 令此時容器的體積為1L，平衡常數K=5/(5×102)=1/100，再通入2molCO、4molH2、2molCH3OH，此時容器內的CO的物質的量為7mol、H2的物質的量為14mol、CH3OH的物質的量為7mol，濃度商為1/142<1/100，說明反應向正反應方向進行；

（4）甲醇與O2反應的方程式為CH3OH＋2O2=CO2＋2H2O，生成36gH2O時放出的熱量為36×544.35/27kJ=725.8kJ，即熱化學反應方程式為CH3OH（l）+2O2（g）=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol－1。