Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，在生產中有著重要的應用。工業上用甲烷氧化法合成甲醇的反應有：

（1）用CH4和O2直接制備甲醇蒸氣的熱化學方程式為 。

（2）某溫度下，向容積為4 L的容器通人6 mol CO2和6mol CH4，發生反應(i），平衡體系中各組分的體積分數均為，則此溫度下該反應的平衡常數K= ，CH4的轉化率為 。該溫度下反應達平衡后，將反應容器的容積增大至10L，平衡向___________(填“正反應”或“逆反應”）方向移動。

Answer 1

【答案】（1）2CH4(g）+O2(g）=2CH3OH（g）△H=—251.6kJ·mol-1

（2）1；33.3﹪ 正反應

【解析】

試題分析：（1）由蓋斯定律知(i）×2+(ii）×2+(iii）得到分液2CH4(g）+O2(g）=2CH3OH（g）的△H＝（+247.3kJ/mol）×2+（-90.1 kJ/mol）×2+（-566.0 kJ/mol）＝－251.6 kJ/mol；

（2）利用三行式：設反應消耗CH4物質的量為n

CH4（g）+C02(g）2CO(g）+2H2(g）

起始n/mol 6 6 0 0

變化n/mol n n 2n 2n

平衡n/mol 6-n 6-n 2n 2n

由題意得：2n/(12+2n）=1/4

解得n＝2mol

所以K＝(12×12）/(1×1）＝1

甲烷的轉化率為(2/6）×100%=33.3%

該溫度下反應達平衡后，將反應容器的容積增大至10L，由于正反應是體積增大的，所以平衡向正反應方向移動。