Question

【題目】甲醇（CH3OH）是一種新型清潔能源。回答問題：

（1）101KPa、25℃時，燃燒32g液態(tài)甲醇生成液態(tài)水和二氧化碳放熱726.5kJ，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為_____________

已知：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=-24.5kJ·mol-1

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1

則2CO（g）+4H2（g）= CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=__________

（2）工業(yè)上可用CO和H2制取甲醇，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H=akJ·mol-1，CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示

①△H______0（填“﹥”或“＜”）.判斷依據(jù)是___________________

②為提高CO轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_____________________________(至少答出兩條）

③實際生產(chǎn)中，反應(yīng)的條件控制在250℃，1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是______________________。

Answer 1

【答案】 2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l） △H=-1453 kJmol-1 (2a-24.5)kJmol-1 ＜ 由圖像可知，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故△H＜0 增大壓強(qiáng)，增大H2濃度，降低溫度 在250℃、此壓強(qiáng)下，轉(zhuǎn)化率比較高，再增加壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率增加不大，但對設(shè)備的要求會更高，生產(chǎn)投資更高。

【解析】試題分析：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡圖像的分析，外界條件對化學(xué)平衡的影響。

（1）n（CH3OH）=32g32g/mol=1mol，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.5kJ/mol（或2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l） △H=-1453 kJmol-1）。

將反應(yīng)編號：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g） △H=-24.5kJ·mol-1（①式）

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H=akJ·mol-1（②式）

應(yīng)用蓋斯定律，將①式+②式2，得2CO（g）+4H2（g）= CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH=（-24.5kJ/mol）+akJ/mol2=（2a-24.5）kJ/mol。

（2）①在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂直線與曲線相交，由圖像可知，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故△H＜0。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有：增大壓強(qiáng)、降低溫度、增大H2的濃度。

③實際生產(chǎn)中，反應(yīng)的條件控制在250℃，1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是：在250℃、此壓強(qiáng)下，轉(zhuǎn)化率比較高，再增加壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率增加不大，但對設(shè)備的要求會更高，生產(chǎn)投資更高。