Question

【題目】Ⅰ、甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應用。

（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應Ⅰ：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） △H1

反應Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）△H2

①在以上制備甲醇的兩個反應中：反應Ⅰ優于反應Ⅱ，原因為_________________。

②反應Ⅰ中，若△H1﹤0，則要提高甲醇的產率，可采取的措施有_____（填字母）

A．縮小容器的體積 B．降低溫度 C．升高溫度

D．使用合理的催化劑 E．將甲醇從混合體系中分離出來

（2）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l） △H1=－1453kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H2=－466kJ/mol

請寫出32g甲醇液體發生不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學反應方程式： 。

Ⅱ．由CO2和H2合成CH3OH的反應如下：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H。在10L的恒容密閉容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2，在不同條件下發生上述反應，測得平衡時甲醇的物質的量隨溫度、壓強的變化如圖所示。

①上述反應的△H （填“﹥”或“﹤”）0

②圖中壓強p1 （填“﹥”或“﹤”）p2

③經測定知Q點時容器的壓強是反應前壓強的0.9，若反應從開始到平衡所需的時間為10min，則0~10min內H2的反應速率v(H2)= 。

④N點時，該反應的平衡常數K= （計算結果保留2位小數）。

Answer 1

【答案】Ⅰ、（1）①反應I符合“原子經濟性”的原則即原子利用率為100%②A B E

（2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+H2O（l） △H=－493.5kJ/mol

Ⅱ、①﹤②﹥③5.625×10－3mol·L－1·min－1④1.04

【解析】

試題分析：

Ⅰ、（1）①根據反應Ⅰ和反應Ⅱ的生成物可知，反應I中生成物只有一種，而反應Ⅱ中還有水生成，即反應Ⅰ符合“原子經濟性”的原則即原子利用率為100%，所以反應Ⅰ優于反應Ⅱ。

②反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)為氣體系數減小的放熱反應，要提高甲醇的產率，可采取的措施有增大壓強即縮小容器的體積、降低溫度、將甲醇從混合體系中分離出來等方式。

（2）根據蓋斯定律，（①－②）÷2可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+H2O（l） △H=-493.5kJ/mol；Ⅱ．①由圖像可知，溫度越高，甲醇的物質的量越小，則反應為放熱反應，△H﹤0；

②對于反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，為氣體系數減小的反應，壓強增大，甲醇的物質的量增大，由圖像可知，p2到p1，甲醇的物質的量增大，可得p1﹥p2；

③Q點時容器的壓強是反應前壓強的0.9倍，可知Q點時的物質的量是反應前的0.9倍。依據平衡三段式列式計算；

CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)

起始量（mol） 1 2.75 0 0

變化量（mol） x 3x x x

平衡量（mol）1－x 2.75－3x x x

則（1－x ）+（2.75－3x）+ x+x =3.75×0.9，可得x=0.1875

v(H2)=5.625×10－3mol·L－1·min－1；

④由圖像知，M點和N點溫度相同，故平衡常數K相同，M點時，平衡體系中CH3OH濃度為0.025mol/L，可得CO2、H2、H2O濃度分別為0.075mol/L、0.2mol/L、0.025mol/L。根據平衡常數表達式可得：K==1.04，可得，N點時該反應的平衡常數K=1.04。