Question

（11分）研究和開發(fā)CO2和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護(hù)和資源利用的雙贏的課題。
（1）CO可用于合成甲醇。在壓強(qiáng)為0.1Mpa條件下，在體積為bL的密閉容器中充入amolCO和2amolH₂，在催化劑作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖：

（i）該反應(yīng)屬于_____________反應(yīng)：（填“吸熱”或“放熱”）。
（ii）100℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)：K=_____________；（用a、b的代數(shù)式表示）。
若一個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K值很大，對(duì)此反應(yīng)的說法正確的是：_________________填序號(hào)）

A．該反應(yīng)使用催化劑意義不大；

B．該反應(yīng)發(fā)生將在很短時(shí)間內(nèi)完成；

C．該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)至少有一種反應(yīng)物百分含量很小；

D．該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)；

（iii）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入amolCO，2amolH2，達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率________（填“增大”，“不變”或“減小”，下同）平衡常數(shù)：________。
（iv）在某溫度下，向一容積不變的密閉容器中充入2.5molCO，7.5molH₂，反應(yīng)生成CH₃OH（g），達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為90%，此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)的壓強(qiáng)__________倍。
（2）某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當(dāng)壓強(qiáng)和催化劑作用下可制得甲烷，已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
則CO₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：_________________________。

Answer 1

（1）（i）放熱 （ii）b²/a²   C （iii）增大 不變 （iv）0.55
（2）CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol

（i）壓強(qiáng)一定時(shí)，升溫CO的轉(zhuǎn)化率降低，即平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
（ii）0.1Mpa、100℃條件下，在體積為bL的密閉容器中達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5：
反應(yīng)中：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
初n：   a        2a             0
△n：   0.5a      a             0.5a
平衡n：0.5a       a            0.5a
故K=
若一個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K值很大，只能說明正反應(yīng)的趨勢(shì)很大，與其反應(yīng)歷程（是否使用催化劑）、是否放熱、反應(yīng)速率無關(guān)；由平衡常數(shù)的概念可知，該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)至少有一種反應(yīng)物百分含量很小，選C
（iii）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入amolCO，2amolH₂，相當(dāng)于加壓，達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，其值不會(huì)改變
（iv）由“三段式”來判定：
反應(yīng)中：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
初n：   2.5        7.5          0
△n：  2.25       4.5         2.25
平衡n： 0.25        3         2.25
在容積不變的情況下，壓強(qiáng)比等物質(zhì)的量比，故達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)的壓強(qiáng)的=0.55倍
（本小題可通過差量法來計(jì)算，更加簡(jiǎn)潔）
（2）由所給兩熱化學(xué)方程式：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
②H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律可知②×4－①，得CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol