Question

1．研究和開發(fā)CO₂ 和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護和資源利用的雙贏的課題．
ⅠCO可用于合成甲醇．在壓強為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CO的轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強的關(guān)系如圖：
（1）100℃時，該反應的平衡常數(shù)：K=$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$；（用a、b的代數(shù)式表示）．若一個可逆反應的平衡常數(shù)K值很  大，對此反應的說法正確的是：C（填序號）
A．該反應使用催化劑意義不大；
B．該反應發(fā)生將在很短時間內(nèi)完成；
C．該反應達到平衡時至少有一種反應物百分含量很�。�
D．反應物的轉(zhuǎn)化率一定高：
（2）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入amolCO，2amolH₂，達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”，“不變”或“減小”，下同）平衡常數(shù)：不變．
（3）在某溫度下，向一容積不變的密閉容器中充入2.5molCO，7.5molH₂，反應生成CH₃OH（g），達到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)壓強為開始時的壓強0.55倍．
Ⅱ某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當壓強和催化劑作用下可制得甲烷，己知：
$\left.\begin{array}{l}$CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.3KJ/mol   H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（1）△H=-285.8KJ/mol則CO₂（g）和H₂（g）反應生成液態(tài)水的熱化學方程式為：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 I．（1）化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$，根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率，利用三段式計算出平衡時各組分的物質(zhì)的量，進而求出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計算；
可逆反應的平衡常數(shù)越大，說明反應進行的程度越大，不能說明反應速率快慢、不能說明該反應在通常條件下一定可以發(fā)生、不能說明反應是吸熱還是放熱；
（2）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動；
化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）計算參加反應的CO的物質(zhì)的量，利用差量法計算平衡時反應混合物的物質(zhì)的量變化量，進而計算平衡時總的物質(zhì)的量，利用恒溫恒容下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比解答；
II．根據(jù)蓋斯定律書寫目標熱化學方程式．

解答 解：I．（1）100℃，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以參加反應的CO的物質(zhì)的量為0.5amol．
           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
開始（mol）：a       2a               0      
變化（mol）：0.5a     a               0.5a
平衡（mol）：0.5a     a               0.5a
所以平衡時，CO的濃度為$\frac{0.5amol}{bL}$=$\frac{a}{2b}$mol/L，H₂的濃度為$\frac{a}$mol/L，CH₃OH的濃度為$\frac{0.5amol}{bL}$=$\frac{a}{2b}$mol/L，100℃時該反應的平衡常數(shù)k═$\frac{\frac{a}{2b}}{\frac{a}{2b}×（\frac{a}）^{2}}$=$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$，
A．可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，不能說明該反應在通常條件下一定可以發(fā)生，該反應可能需要催化劑才可以進行，故A錯誤；
B．可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，不能說明該條件下反應速率很快，故B錯誤；
C．可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，反應達平衡時至少有一種反應物的百分含量很小，故C正確；
D．可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，不能說明該反應是吸熱還是放熱，故D錯誤，
故答案為：$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$；C；
（2）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，
故答案為：增大；不變；
（3）參加反應的CO的物質(zhì)的量為2.5mol×90%=2.25mol，則：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）  物質(zhì)的量減少△n
1                                                              2
2.25mol                                               4.5mol
故平衡時總的物質(zhì)的量為2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒溫恒容下壓強之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的$\frac{5.5mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.55倍，
故答案為：0.55；
II．已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②×4-①可得：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=4×（-285.8kJ•mol^-1）-（-890.3kJ•mol^-1）=-252.9kJ•mol^-1，
故答案為：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ•mol^-1．

點評 本題考查化學平衡圖象、化學平衡有關(guān)計算、化學平衡常數(shù)、影響化學平衡的因素、熱化學方程式書寫，是對知識的綜合運用，應加強平時知識的積累，難度中等．