Question

8．（1）工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
實驗測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如下圖1所示．

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=0.225mol/（L．min）；
②圖2是改變溫度時H₂的化學反應速率隨時間變化的示意圖，則該反應的正反應是放熱（填“吸”或“放”）反應．
（2）工業上可利用煤的氣化產物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃），其三步反應如下：
①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
總合成反應的熱化學方程式為2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①10min到達平衡，平衡時CH₃OH的濃度變化量為0.75mol/L，則氫氣濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②由圖可知，改變溫度正逆反應速率都增大，為升高溫度，而升高溫度平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；
（2）已知：①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）．

解答 解：（1）①10min到達平衡，平衡時CH₃OH的濃度變化量為0.75mol/L，則氫氣濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，則v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L．min），
故答案為：0.225mol/（L．min）；
②由圖可知，改變溫度正逆反應速率都增大，為升高溫度，而升高溫度平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，故正反應為放熱反應，
故答案為：放；
（2）已知：①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），則△H=2×（-90.8kJ•mol^-1）-23.5kJ•mol^-1=-205.1kJ•mol^-1，
熱化學方程式為：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1．

點評 本題考查化學反應速率計算與影響因素、化學平衡影響因素、熱化學方程式書寫等，難度不大，注意基礎知識的理解掌握．