【題目】以天然氣為原料合成甲醇常見(jiàn)的方法有水煤氣法和目前正在開(kāi)發(fā)的直接氧化法.
(1)有關(guān)熱化學(xué)方程式如下: 水煤氣法:CH4(g)+ O2(g)═CO(g)+2H2O(g)△H1=﹣35.4KJmol1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=﹣90.1KJmol1
直接氧化法:
2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)△H3=KJmol1
(2)工業(yè)廢氣二氧化碳催化加氫也可合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H.在密閉容器中投入1molCO2和2.75molH2 , 在不同條件下發(fā)生反應(yīng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示. ①二氧化碳合成甲醇正反應(yīng)的△H(填“>”“<”或“=”,下同)0.
②M、N兩點(diǎn)時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率:v(M)v(N).
③為提高CO2的轉(zhuǎn)化率除可改變溫度和壓強(qiáng)外,還可采取的措施是
④圖中M點(diǎn)時(shí),容器體積為10L,則N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K=(填數(shù)值,保留2位小數(shù)).
(3)一定條件下,向容積不變的某密閉容器中加入amolCO2和bmolH2發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),欲使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中CO2的體積分?jǐn)?shù)為恒定值,則a與b的關(guān)系是

【答案】
(1)﹣251
(2)<;<;增大 的值;1.04
(3)a=b
【解析】解:(1)已知:①CH4(g)+ O2(g)═CO(g)+2H2(g)△H1=﹣35.4kJmol1 , ②CO(g)+2H2(g)CH3OH (g)△H2=﹣90.1kJmol1 , 根據(jù)蓋斯定律,(①+②)×2可得:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g),故△H3=2△H1+2△H2=2×(﹣35.4kJmol1﹣90.1kJmol1)=﹣251kJmol1 ,
所以答案是:﹣251;(2)①由圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí),溫度越高,CH3OH的物質(zhì)的量越小,說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故△H<0,
所以答案是:<;②正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),甲醇的物質(zhì)的量增大,故壓強(qiáng)P1>P2 , 壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率也增大,所以v(N)<v(M),
所以答案是:<;③在可逆反應(yīng)中,增加一種反應(yīng)物濃度可以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,所以為提高CO2的轉(zhuǎn)化率除可改變溫度和壓強(qiáng)外,還可采取的措施是增大 的值,
所以答案是:增大 的值;④圖中M、N點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)相同,M點(diǎn)時(shí),容器體積為10L,平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量為0.25mol,則:

CO2(g)+

3H2(g)

CH3OH(g)+

H2O(g)

起始(mol/L):

0.1

0.275

0

0

變化(mol/L):

0.025

0.075

0.025

0.025

平衡(mol/L):

0.075

0.2

0.025

0.025

故平衡常數(shù)K= = =1.04,
所以答案是:1.04;(3)設(shè)轉(zhuǎn)化的二氧化碳的物質(zhì)的量為x,則:

CO2(g)+

3H2(g)

CH3OH(g)+

H2O(g)

起始(mol/L):

A

b

0

0

變化(mol/L):

X

3x

X

X

平衡(mol/L):

a-x

b-3x

x

X

則CO2的體積分?jǐn)?shù)為 ,要使 為恒定的值,則a=b,
所以答案是:a=b.
【考點(diǎn)精析】掌握化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算是解答本題的根本,需要知道化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無(wú)關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效);反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%;產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(3)N2F2(二氟氮烯)分子中,氮原子的雜化軌道類(lèi)型為 , 畫(huà)出N2F2可能的結(jié)構(gòu)式
(4)三氟化硼乙醚(如圖1)的熔點(diǎn)為﹣58℃,沸點(diǎn)為126~129℃,它屬于晶體.
(5)氟化鈣的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,晶胞參數(shù)α=0.555pm. ①Ca2+、F的配位數(shù)分別為
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(3)除量筒和膠頭滴管外還需用到的玻璃儀器有:
(4)洗滌操作一般要求重復(fù)次,且洗滌液均要
(5)定容的操作為:向容量瓶中加入蒸餾水,至液面離刻度線(xiàn)處,改用膠頭滴管滴加,至

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