Question

面對目前世界范圍內的能源危機，甲醇作為一種較好的可再生能源，具有廣泛的應用前景。
(1)已知在常溫常壓下反應的熱化學方程式：
①CO(g)＋2H₂(g)  CH₃OH(g)　ΔH₁＝－90 kJ·mol^－1
②CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)ΔH₂＝－41 kJ·mol^－1
寫出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學方程式：_______________________。
(2)在容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡時的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②在其他條件不變的情況下，再增加a mol CO與2a mol H₂，達到新平衡時，CO的轉化率________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，平衡常數________。
(3)已知在T ℃時，CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的平衡常數K＝0.32，在該溫度下，已知c_始(CO)＝1 mol·L^－1，c_始(H₂O)＝1 mol·L^－1，某時刻經測定CO的轉化率為10%，則該反應________(填“已經”或“沒有”)達到平衡，原因是_________________________________________________
此時刻v_正________v_逆(填“>”或“<”)。

Answer 1

CO₂(g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol^－1　(2)①小于　②增大　不變　(3)沒有　此時
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(1)由蓋斯定律，熱化學方程式①－②得
CO₂(g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g)　
ΔH＝ΔH₁－ΔH₂＝－90 kJ·mol^－1－(－41 kJ·mol^－1)＝－49 kJ·mol^－1。
(2)由圖像可知，相同溫度下，p₂下CO的轉化率大于p₁下CO的轉化率，由熱化學方程式①可知，增大壓強平衡右移，故p₁<p₂；在其他條件不變的情況下，再增加a mol CO與2amol H₂，相當于增大壓強，平衡右移，故CO的轉化率增大；由于溫度不變，故其平衡常數不變。
(3)，故反應未達到平衡。此時反應向正反應方向進行，故v_正>v_逆。