Question

17．開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面．
（1）H₂、CO、CH₃OH都是重要能源物質，它們燃燒熱依次為285.8KJ/mol、281.5KJ/mol、726.7KJ/mol．已知CO、H₂在一定條件下可以合成甲醇CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）．則該合成甲醇的熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-126.4kJ/mol
（2）CO在催化劑作用下可以與H₂反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在密閉容器中充入10mol CO與20mol H₂，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示．則M、N、Q三點的平衡常數(shù)K_M、K_N、K_Q的大小關系為K_M=K_N＞K_Q；P₁＜P₂（填“＞”或“＜”或“=”）；M、N兩點平衡狀態(tài)下，容器中物質的總物質的量之比為：n（M）_總：n（N）_總=5：4．

Answer 1

分析 （1）分別寫出CO、H₂、CH₃OH熱化學方程式后，根據(jù)蓋斯定律就可得出要求的熱化學方程式及反應熱，分析判斷；
（2）化學平衡常數(shù)只與溫度有關，相同溫度時其平衡常數(shù)相等，升高溫度平衡向逆反應方向移動，其平衡常數(shù)減小；相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大；M點時，CO轉化率為50%，則參加反應的n（CO）=10mol×50%=5mol，還剩余5molCO，根據(jù)方程式知，還剩余n（H₂）=20mol-5mol×2=10mol，生成n（CH₃OH）=5mol；N點時，CO轉化率為70%，參加反應的n（CO）=10mol×70%=7mol，還剩余3molCO，根據(jù)方程式知，還剩余n（H₂）=20mol-7mol×2=6mol，生成n（CH₃OH）=7mol，據(jù)此計算其物質的量之比．

解答 解：（1）CO燃燒的熱化學方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-281.5 kJ•mol^-1 ①
H₂燃燒的熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ•mol^-1 ②
CH₃OH燃燒的熱化學方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.7 kJ•mol^-1 ③
將①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-126.4KJ•mol^-1；故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-126.4kJ/mol；
（2）化學平衡常數(shù)只與溫度有關，相同溫度時其平衡常數(shù)相等，升高溫度平衡向逆反應方向移動，其平衡常數(shù)減小，根據(jù)圖象知，溫度：M=N＜Q，則若M、N、Q三點的平衡常數(shù)K_M、K_N、K_Q的大小關系為K_M=K_N＞K_Q；相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大，根據(jù)圖象知，p₁小于p₂；M點時，CO轉化率為50%，則參加反應的n（CO）=10mol×50%=5mol，還剩余5molCO，根據(jù)方程式知，還剩余n（H₂）=20mol-5mol×2=10mol，生成n（CH₃OH）=5mol；N點時，CO轉化率為70%，參加反應的n（CO）=10mol×70%=7mol，還剩余3molCO，根據(jù)方程式知，還剩余n（H₂）=20mol-7mol×2=6mol，生成n（CH₃OH）=7mol，所以容器中總物質的物質的量之比為：n（M）_總：n（N）_總=（5+10+5）mol：（3+6+7）mol=5：4；
故答案為：K_M=K_N＞K_Q、＜、5：4．

點評 本題考查了燃燒熱的概念、熱化學方程式的書寫和蓋斯定律、轉化率與溫度、壓強關系，明確溫度、壓強對該反應平衡影響是解本題關鍵，題目難度中等．