Question

8．CO是對環境影響較大的氣體，對它的合理控制和治理是優化我們生存環境的有效途徑．
（1）工業上用CO和H₂做原料可以合成甲醇，作為液體燃料．已知：
①2H₂（g）+CO（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═2H₂O（g）+CO₂（g），△H₁=-594.1kJ/mol
②2CH₃OH（l）+3O₂（g）═4H₂O（g）+2CO₂（g），△H₂=-1452kJ/mol
請寫出用CO（g）和H₂（g）合成1mol液態甲醇的熱化學反應方程式：2H₂（g）+CO（g）=CH₃OH（l）△H =+131.9 kJ/mol．
（2）一定溫度下，在容積為2L的恒容容器中加入3mol H₂和2mol CO，當反應2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）達到平衡時，測得容器內的壓強是反應前壓強的$\frac{3}{5}$，據此計算該溫度下反應的平衡常數（寫出計算過程）．
（3）在恒溫恒容的條件下，向（2）達到平衡的容器中再通入CO（g）和CH₃OH（g），使得CO（g）和CH₃OH（g）濃度均為原平衡的2倍，則平衡C．
A．向正反應方向移動                B．向逆反應方向移動
C．不移動                          D．無法判斷是否移動．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律結合熱化學方程式計算所需熱化學方程式；
（2）利用化學平衡三行式解答，設平衡時CO轉化x mol•L^-1；
                                2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（l） 
  起始時各物質濃度（mol•L^-1 ）    1.5       1           0
  變化濃度（mol/L）              2x        x           x
  平衡時各物質濃度（mol•L^-1  ）  1.5-2x   1-x            x   
 依題意有達到平衡時，測得容器內的壓強是反應前壓強的$\frac{3}{5}$，
   1.5-2x+1-x+x=$\frac{3}{5}$×2.5                 
  x=0.5，平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積；
（3）利用Q與K的關系判斷，Q=K，達到平衡，Q＞K向逆向進行，Q＜K向正向進行．

解答 解：（1）根據蓋斯定律：①-②×$\frac{1}{2}$得CO（g）和H₂（g）合成1mol液態甲醇的熱化學反應方程式：2H₂（g）+CO（g）=CH₃OH（l）△H =+131.9 kJ/mol；
故答案為：2H₂（g）+CO（g）=CH₃OH（l）△H =+131.9 kJ/mol；
（2）設平衡時CO轉化x mol•L^-1；
                                2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（l） 
  起始時各物質濃度（mol•L^-1 ）    1.5       1           0
  變化濃度（mol/L）              2x        x           x
  平衡時各物質濃度（mol•L^-1  ）  1.5-2x   1-x            x   
 依題意有達到平衡時，測得容器內的壓強是反應前壓強的$\frac{3}{5}$，
   1.5-2x+1-x+x=$\frac{3}{5}$×2.5                 
  x=0.5 
平衡常數K=$\frac{x}{（1.5-x）^{2}（1-x）}$=$\frac{0.5}{0．{5}^{2}×0.5}$=4
答：該溫度下反應的平衡常數為4；
（3）該反應的平衡常數表達式為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$，在恒溫恒容的條件下，向（2）達到平衡的容器中再通入CO（g）和CH₃OH（g），使得CO（g）和CH₃OH（g）濃度均為原平衡的2倍，則Q=$\frac{2c（C{H}_{3}OH）}{2c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$=K，平衡不移動，選C．
故答案為：C．

點評 本題考查了化學平衡計算應用，主要是平衡常數、轉化率的計算，平衡移動原理和平衡影響因素分析是解題關鍵，題目難度中等．