Question

17．甲醇是一種新型的能源．
（1）合成氣（組成為H₂和CO）是生產(chǎn)甲醇的重要原料，請寫出由焦炭和水在高溫下制取合成氣的化學(xué)方程式C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ CO+H₂．
（2）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ•mol^-1、-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）H=-443.5kJ•mol^-1；
（3）在容積為l L的密閉容器中，由CO和H₂合成甲醇．在其他條件不變的情況下，考查溫度對反應(yīng)的影響，實驗結(jié)果如圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

下列說法正確的是AB（填序號）
A．溫度為T₁時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v（CH₃OH）=$\frac{{n}_{A}}{{t}_{A}}$（mol•L^-1•min^-1）
B．該反應(yīng)在T₁時C（CH₃OH）與C²（H₂）*C（CO）的比值比T₂時C（CH₃OH）與C²（H₂）*C（CO）的比值大
C．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
D．處于A點的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，達到平衡時$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$減小
（4）在T₁溫度時，將1mol CO和2mol H₂充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，若CO轉(zhuǎn)化率為a，則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為1-$\frac{2a}{3}$．

Answer 1

分析 （1）碳和水蒸氣高溫反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，據(jù)原子守恒和得失電子守恒書寫焦炭和水在高溫下制取合成氣（組成為H₂和CO）的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
（3）A、反應(yīng)速率是反應(yīng)中某物質(zhì)的濃度在單位時間內(nèi)的變化，據(jù)此可判斷；
B、根據(jù)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的熱量的變化，并由此判斷溫度變化時平衡移動的方向，再判斷平衡常數(shù)的變化；
C、根據(jù)溫度的變化對平衡的影響，判斷平衡移動的方向，再據(jù)此判斷；
D、根據(jù)溫度變化后對生成物的物質(zhì)的量的影響，可判斷平衡移動方向；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡的三段法計算平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再利用反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強之比來解答；

解答 解：（1）碳和水蒸氣高溫反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，
故答案為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；
（2）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），則△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
（3）A、反應(yīng)速率是反應(yīng)中某物質(zhì)的濃度在單位時間內(nèi)的變化，v（CH₃OH）=$\frac{{n}_{A}}{{t}_{A}}$（mol•L^-1•min^-1），故A正確；
B、根據(jù)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）是放熱反應(yīng)可知，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大，故B正確；
C、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故C錯誤；
D、處于A點的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大，故D錯誤；
故答案為：AB；
（4）由化學(xué)平衡的三段模式法計算可知，
    CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始 1         2        0        0
變化 a        3a        a        a
平衡 1-a     2-3a       a        a
根據(jù)相同條件下氣體的壓強之比等于物質(zhì)的量之比，
則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為=（1-a+2-3a+a+a）：（1+2）=（3-2a）：3=1-$\frac{2a}{3}$，
故答案為：1-$\frac{2a}{3}$；

點評 本題考查范圍廣，考查了平衡移動、平衡計算、熱化學(xué)方程式書寫等知識，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難中等．