Question

碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是理想，更是一種值得期待的新的生活方式，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．
甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實驗室走向工業化生產．工業上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
①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氣態甲醇完全燃燒生成CO₂和水蒸氣時的熱化學方程式為

 

；
②在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規律．如圖是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時CO的物質的量均為1mol）與CO平衡轉化率的關系．
請回答：
�。┰谏鲜鋈�種溫度中，曲線Z對應的溫度是

 

ⅱ）利用圖中a點對應的數據，計算出曲線Z在對應溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數K=

 

．
③在某溫度下，將一定量的CO和H₂投入10L的密閉容器中，5min時達到平衡，各物質的物質的濃度（mol?L^-1）變化如下表所示：

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H2	0.2		0.2
CH3OH	0	0.04	0.05

若5min～10min只改變了某一條件，所改變的條件是

 

；且該條件所改變的量是

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：①根據蓋斯定律和題中熱化學方程式寫出甲醇完全燃燒生成二氧化碳的熱化學方程式；
②�。└鶕�該反應為放熱反應，溫度越高CO的轉化率越小判斷；
ⅱ）根據K=

c(CH3OH)

c(CO)．c2(H2)

計算；
③根據5min和10min時各物質濃度的變化來確定改變條件．

解答： 解：①根據反應①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根據蓋斯定律：①-②-③×2得：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1；
②�。└鶕�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℃，
故答案為：270℃；
ⅱ）起始時CO的物質的量為1mol，根據氫氣和一氧化碳的物質的量之比知，氫氣的物質的量為1.5mol，
一氧化碳的轉化率為50%，所以參加反應的CO的物質的量是0.5mol，氫氣參加反應的物質的量是1mol，剩余氫氣的物質的量是0.5mol，剩余CO的物質的量是0.5mol，生成甲醇的物質的量是0.5mol，
                 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始/mol         1       1.5         0
轉化/mol         0.5     1          0.5
平衡/mol         0.5       0.5       0.5
平衡濃度/mol/L   0.5      0.5        0.5
K=

0.5

0.5×(0.5)2

L²/mol²=4L²/mol²，
故答案為：4 L²/mol²；
③反應達到平衡時，根據反應方程式知各物理量之間的關系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，
C（H₂）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min時，c（CO）減小，c（H₂）增大，c（CH₃OH）增大，
則平衡向正反應方向移動，但氫氣濃度增大，所以改變的物理量是增大了氫氣的濃度，氫氣濃度增大了0.2mol/L-0.12mol/L+0.02mol/L=0.1mol/L，
故答案為：增大H₂的濃度；增大了0.1 mol?L^-1．

點評：本題考查了化學平衡移動原理、蓋斯定律等知識點，難點化學平衡移動的分析，要結合濃度該變量來確定改變條件，難度中等．