Question

【題目】面對世界范圍內的能源危機，甲醇作為一種可再生能源，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)對于CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－90 kJ·mol－1，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CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①p1 _______(填“大于”“小于”或“等于”) p2。

②在其他條件不變的情況下，縮小體積使壓強增大，達到新平衡時，CO的轉化率________(填“增大”“減小”或“不變”)，平衡常數________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)已知在溫度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%，判斷此時刻υ正________(填“>” 、“=”或“<”)υ逆。

Answer 1

【答案】CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol 小于 增大 不變 >

【解析】

(1)根據蓋斯定律和已知熱化學方程式，可知二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學方程式可由①-②得出；

(2)相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大；溫度不變，則平衡常數不變；

(3)根據轉化率計算各物質的濃度，進而計算Qc，與平衡常數相比較，可判斷反應是否達到平衡狀態，并判斷反應的方向。

(1)已知式：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1＝－90 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41 kJ·mol－1

根據蓋斯定律將①-②得： CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol，

故答案為：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -49kJ/mol；

(2)①相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，根據圖象知，p1小于p2，故答案為：小于；

②在其它條件不變的情況下，縮小體積，增大壓強，平衡向正反應方向移動，所以CO的轉化率增大，由于反應的溫度不變，則平衡常數不變，故答案為：增大，不變；

(3)某時刻經測定CO的轉化率為10%，則：

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

起始(mol/L)： 1 1 0 0

轉化(mol/I)： 0.1 0.1 0.1 0.1

某時刻(mol/L)：0.9 0.9 0.1 0.1

Qc==0.012<0.32，則沒有達到平衡狀態，反應向正反應方向移動，υ正>υ逆，故答案為：>；