Question

再生裝置中產(chǎn)生的CO₂和H₂在一定條件下反應(yīng)生成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁＜0，工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)在一定條件下向一體積為1L的恒容密閉容器中充入3molCO₂和3molH₂，平衡時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù)（%）隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	CH3OH的體積分?jǐn)?shù)/%
810	a
915	10.0
1000	b

①a

 

（填“＞”或“＜”）b．
②915℃時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

，平時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
③1000℃時(shí)，CO₂的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
④已知25℃、101kPa下，H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-676kJ?mol^-1；
則）△H₁

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

分析：①反應(yīng)是放熱反應(yīng)升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
②結(jié)合化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度，轉(zhuǎn)化率=×100%，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
③結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算體積分?jǐn)?shù)，用含b的數(shù)值表示；
④依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式書寫所需熱化學(xué)方程式；

解答： 解：①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，逆向進(jìn)行，甲醇體積分?jǐn)?shù)減小，a＞b；
故答案為：＞；
②結(jié)合化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化濃度為x
                CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  3        3          0        0
變化量（mol/L）   

x

3

        x         x        x
平衡量（mol/L） 3-

x

3

      3-x         x         x
CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)=

x

6+ 2x 3

=10%
x=0.643mol/L
轉(zhuǎn)化率=×100%=

0.643mol/L

3mol/L

×100%=21，4%，
平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積=

0.643×0.643

(3-0.214)×(3-0.643)3

=0.063；
③結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算體積分?jǐn)?shù)，設(shè)消耗二氧化碳濃度為y，用含b的數(shù)值表示；
                CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  3        3          0        0
變化量（mol/L）  y        3y         y       y
平衡量（mol/L） 3-y      3-3x       y         y

y

6-2y

=b
y=

6b

1+2b

二氧化碳體積分?jǐn)?shù)=

3-y

6-2y

×100%=50%
故答案為：50%；
④依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式書寫所需熱化學(xué)方程式，
①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-676kJ?mol^-1；
則依據(jù)蓋斯定律，①×3-②得到②，CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-50KJ/mol；
故答案為：-50KJ/mol；

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡計(jì)算，平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算應(yīng)用，蓋斯定律分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．