Question

請運用化學反應原理的相關知識研究碳及其化合物的性質．
（1）工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，在恒容容器中，該反應的熱化學方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
①下列措施中能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

A．體系壓強保持不變
B．混合氣體的密度保持不變
C．CO與H₂的濃度之比為1：2
D．單位時間內，消耗2molH₂的同時消耗1mol CH₃OH
②在恒容容器中合成甲醇，當溫度分別為230℃、250℃和270℃時，CO的轉化率與n（H₂）/n（CO）的起始組成比的關系如圖所示．已知容器體積1L，起始時CO的物質的量均為1mol．據此判斷在上述三種溫度中，曲線Z對應的溫度是

 

；利用圖中a點對應的數據，計算該反應在對應溫度下的平衡常數K（寫出計算過程）．
（2）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1；
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1；
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO₂和水蒸氣的熱化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,熱化學方程式,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）①化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
②正反應放熱，則升高溫度CO的轉化率降低；計算出平衡時各物質的濃度，結合平衡常數的定義進行計算；
（2）根據蓋斯定律進行計算，書寫熱化學方程式．

解答： 解：（1）①A．反應前后氣體的體積不等，故體系壓強保持不變可作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據，故A正確；
B．密度=

總質量

體積

，總質量不變，體積也不變，故混合氣體的密度保持不變不能作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據，故B錯誤；
C．各物質的濃度之比取決于物質的起始物質的量和轉化率，故CO與H₂的濃度之比為1：2不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據，故C錯誤，
D．單位時間內，消耗2molH₂是正反應，同時消耗1molCH₃OH是逆反應，且化學反應速率之比等于化學計量數之比，故正逆反應速率相等，故D正確，
故答案為：AD；
②根據該反應為放熱反應，溫度越高CO的轉化率越小，所以曲線Z為270℃，
由圖象可知當270℃時，CO的轉化率為50%，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5      0
轉化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.5

0.5×0.5×0.5

=4，
故答案為：270℃；4；
（2）①CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1；
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1；
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
①+②×2-③得：CH₃OH（g）+3/2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1．

點評：本題考查化學平衡的標志判斷、影響化學平衡的因素、平衡常數的計算以及蓋斯定律的計算，綜合性較強，難度中等．