Question

【題目】面對目前世界范圍內的能源危機，甲醇作為一種較好的可再生能源，具有廣泛的應用前景。

(1)已知在常溫常壓下反應的熱化學方程式：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－90 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41 kJ·mol－1

寫出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學方程式：_______________________。

(2)在容積為VL的容器中充入amol CO與2amol H2，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡時的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②在其他條件不變的情況下，再增加amol CO與2amol H2，達到新平衡時，CO的轉化率________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，平衡常數________。

(3)已知在T℃時，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數K＝0.32，在該溫度下，已知c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2O)＝1 mol·L－1，某時刻經測定CO的轉化率為10%，則該反應________(填“已經”或“沒有”)達到平衡，原因是_________________________________，此時刻υ正________υ逆(填“>”或“<”)。

Answer 1

【答案】CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1 小于 增大 不變 沒有 此時 >

【解析】

（1）由蓋斯定律，熱化學方程式①－②得CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90 kJ·mol－1－（－41 kJ·mol－1）＝－49 kJ·mol－1。

（2）①由圖像可知，相同溫度下，p2下CO的轉化率大于p1下CO的轉化率，由熱化學方程式①可知，增大壓強平衡右移，故p1<p2。

②在其他條件不變的情況下，再增加a mol CO與2a mol H2，相當于增大壓強，平衡右移，故CO的轉化率增大；由于溫度不變，故其平衡常數不變。

（3）已知c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2O)＝1 mol·L－1，某時刻經測定CO的轉化率為10%，此時c（CO）=c（H2O）=0.9mol/L、c（CO2）=c（H2）=0.1mol/L，Qc=＝＝0.012 3<K＝0.32，故反應未達到平衡，此時反應向正反應方向進行，故υ正>υ逆。