Question

1．甲醇是新型的汽車動力燃料．工業(yè)上可通過CO和H₂化合制備甲醇，該反應的熱化學方程式為：CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H₁=-116kJ•mol^-1
（1）下列措施中有利于提高反應速率的是CD（雙選，填字母）．
A．降低溫度   B．減小壓強   C．通入CO   D．加入催化劑
（2）已知：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1
寫出1mol甲醇燃燒生成CO₂和水蒸氣的熱化學方程式CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1
（3）為研究合成氣最合適的起始組成比，在1L容器中，分別在230℃、250℃和270℃下，改變CO和 H₂的起始組成比（設起始時CO的物質的量為1mol ），結果如圖所示：
①230℃的實驗結果所對應的曲線是X（填字母）．
②從圖中可以得出的結論是溫度越高，CO的轉化率越低或n（H₂）：n（CO）越低，CO的轉化率越大．（寫一條）
③在270℃時，當CO的轉化率為50%時，計算反應CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）的平衡常數（要求列出化學反應方程式，寫出計算過程，結果保留2位有效數字）

Answer 1

分析 （1）提高反應速率可增大濃度、壓強、溫度或加入催化劑；
（2）利用蓋斯定律計算反應熱；
（3）①正反應放熱，則升高溫度CO的轉化率降低；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉化率越大；
③計算出平衡時各物質的濃度，結合K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$計算．

解答 解：（1）提高反應速率可增大濃度、壓強、溫度或加入催化劑，則C、D正確，而降低溫度、減小壓強可減小反應速率，故答案為：CD；
（2））根據反應①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ•mol^-1，
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1，
根據蓋斯定律：②+③×2-①得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1；
（3）①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X為230℃，故答案為：X；
②由圖可知，溫度越高，CO的轉化率越低，CO和 H₂的起始組成比越小，CO的轉化率越大，故答案為：溫度越高，CO的轉化率越低或n（H₂）：n（CO）越低，CO的轉化率越大；
③由圖象可知當270℃、CO的轉化率為50%時，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5
轉化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×0．{5}^{2}}$=4.00，
故答案為：4.00．

點評 本題考查化學平衡問題，側重于學生的分析和計算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握圖象曲線的變化趨勢，把握平衡常數的計算方法，難度中等．