Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。

(1)工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

反應Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

①上述反應符合“原子經濟”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(K)。

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.041	0.270	0.012

 

由表中數據判斷，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝0.2 mol·L－1，則CO的轉化率為________，此時的溫度為________(從上表中選擇)。

(2)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1

③H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：__________。

 

Answer 1

　(1)①Ⅰ　②＜　③80%　250 ℃

(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－442.8 kJ·mol－1

【解析】　(1)①反應Ⅰ的產物只有甲醇，而反應Ⅱ的產物有兩種，故反應Ⅰ符合“原子經濟”原則；②觀察圖表數據可得，升溫時，K值變小，說明該反應的正反應為放熱反應，即ΔH1＜0；③CO的轉化率為(2 mol－0.2 mol·L－1×2 L)/2 mol×100%＝80%；此時的化學平衡常數為K＝＝≈2.041，故此時的溫度為250 ℃。(2)將三個熱化學方程式進行變形：[①＋(－②)＋4×③]×，可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式，即CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝[ΔH1＋(－ΔH2)＋4ΔH3]×＝－442.8 kJ·mol－1。