Question

12．甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料．利用合成氣（主要成分為CO、CO₂和H₂）在催化劑作用下合成甲醇，發生的主要反應如下：
Ⅰ．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
Ⅱ．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
Ⅲ．CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
回答下列問題：
（1）已知反應Ⅰ中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H-H	C-O	C≡O	H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	1 076	465	413

由此計算△H₁=-99kJ•mol^-1；已知△H₂=-58kJ•mol^-1，則△H₃=+41kJ•mol^-1．
（2）反應Ⅰ的化學平衡常數K表達式為$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為a（填曲線標記字母），其判斷理由是反應Ⅰ正反應為放熱反應，平衡常數隨溫度升高而減小．

Answer 1

分析 （1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；根據蓋斯定律：反應Ⅱ-反應Ⅰ=反應Ⅲ，反應熱也進行相應的計算；
（2）化學平衡常數指可逆反應得到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值．

解答 解：（1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H₁=1076kJ．mol^-1+2×436kJ．mol^-1-（3×413+343+465）kJ．mol^-1=-99kJ．mol^-1；
根據蓋斯定律：反應Ⅱ-反應Ⅰ=反應Ⅲ，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ．mol^-1-（-99kJ．mol^-1）=+41kJ．mol^-1，
故答案為：-99；+41；
（2）反應①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
反應Ⅰ正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，曲線a正確反映平衡常數K隨溫度變化關系，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；a；反應Ⅰ正反應為放熱反應，平衡常數隨溫度升高而減小．

點評 本題考查反應熱有關計算、平衡常數及其影響因素等，側重考查學生分析計算能力，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．