Question

(8分)甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。
（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)　ΔH₁
反應Ⅱ：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH₂
①上述反應符合“原子經濟”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(K)。

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2．041	0．270	0．012

由表中數據判斷，ΔH₁______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝0．2 mol·L^－1，則CO的轉化率為________，此時的溫度為________(從上表中選擇)。
（2）下列各項能作為判斷反應Ⅰ在2 L的密閉容器中達到化學平衡狀態的依據的是_______（填序號字母）。
A．容器內CO、H₂、CH₃OH的濃度之比為1∶2∶1
B．2v(H₂)_(正)＝ v(CO)_(逆)
C．容器內壓強保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)===2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1 275．6 kJ·mol^－1
②2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH₂＝－566．0 kJ·mol^－1
③H₂O(g)===H₂O(l)　ΔH₃＝－44．0 kJ·mol^－1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：                

Answer 1

（1）①Ⅰ　②＜　③80%　250 ℃ （2）C
（3）CH₃OH(l)＋O₂(g)===CO(g)＋2H₂O(l)  ΔH＝－442．8 kJ·mol^－

試題分析：（1） 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)　原子的利用率為100%，反應Ⅱ：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)有副產物水生成，符合“原子經濟”原則的是Ⅰ；②分析題給數據知，隨著溫度的升高，化學平衡常數逐漸減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，故反應Ⅰ為放熱反應，ΔH₁＜0；③平衡時一氧化碳的物質的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉化率= n(CO)(反應)/ n(CO)(起始)×100%=(2—0.4)mol/2mol×100%=80%；
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始濃度（mol/L） 1       3             0       
轉化濃度（mol/L）  0.8     1.6         0.8
平衡濃度（mol/L）  0.2     1.4         0.8
平衡常數K=2.041，所以是250℃；（2）A、容器內CO、H₂、CH₃OH的濃度之比為1∶2∶1，不一定為化學平衡狀態，錯誤；B、2v(H₂)_(正)＝ v(CO)_(逆)，速率之比不等于化學計量數之比，錯誤；C、根據阿伏加德羅定律：同溫同體積下，氣體的壓強之比等于物質的量之比，該反應正反應為氣體物質的量減小的反應，壓強隨反應的進行不斷變化，容器內壓強保持不變，說明反應已達化學平衡狀態，正確；D、根據質量守恒定律知，混合氣體的質量反應前后相同，容器的體積恒定，所以密度不隨反應的進行而變化，密度保持不變不能作為化學平衡的標志，錯誤，選C；
（3）已知：①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)===2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1 275．6 kJ·mol^－1
②2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH₂＝－566．0 kJ·mol^－1
③H₂O(g)===H₂O(l)　ΔH₃＝－44．0 kJ·mol^－1，根據蓋斯定律：①×1/2—②×1/2+③×2得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為：CH₃OH(l)＋O₂(g)===CO(g)＋2H₂O(l)  ΔH＝－442．8 kJ·mol^－1。