Question

12．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇（于固定容器中進(jìn)行）：2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）．
（1）判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是cd（填序號(hào)）．
a．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等   b．混合氣體的密度不變
c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變      d．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是df（填序號(hào)）．
a．升溫 b．加入催化劑  c．增加CO的濃度  d．加入H₂加壓 e．加入惰性氣體加壓  f．分離出甲醇
（3）如圖表示在溫度分別為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中H₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線，A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率A＜C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)A=C，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用升溫的方法（填“升溫”或“降溫”）．
（4）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-akJ•mol^-1；②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-bkJ•mol^-1；③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-ckJ•mol^-1．寫出1摩爾液態(tài)CH₃OH不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量不變，以此進(jìn)行判斷；
（2）①依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念書寫，依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化判斷反應(yīng)能量變化；
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，一般使平衡正向移動(dòng)即可，但增加CO的濃度平衡雖然正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越大判斷；化學(xué)平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)；由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用升溫的方法；
（4）已知：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂+4H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-c kJ•mol-1
據(jù)蓋斯定律，（①-②+4×③）÷2計(jì)算．

解答 解：（1）a．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，都是指正反應(yīng)方向，則不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)前后體積不變，混合氣體質(zhì)量不變，所以密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等，混合氣體質(zhì)量不變，所以平均相對分子質(zhì)量不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
d．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故答案為：c d；
（2）①K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$由表中數(shù)據(jù)可知溫度升高，K值減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)即為放熱反應(yīng)△H＜0，
故答案為：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；＜；
②a．升溫平衡逆向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
 b．加入催化劑平衡不移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率不變，故錯(cuò)誤；
 c．增加CO的濃度，平衡雖然正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
  d．加入H₂加壓，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高，故正確；
 e．加入惰性氣體加壓，平衡不移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率不變，故錯(cuò)誤；
  f．分離出甲醇，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高，故正確；
故選：d f；
（3）因?yàn)閴簭?qiáng)越大反應(yīng)速率越大，所以A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率A＜C；化學(xué)平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，所以A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)A=C；由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用升溫的方法，故答案為：＜；=；升溫；
（4）已知：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂+4H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-c kJ•mol-1
據(jù)蓋斯定律，（①-②+4×③）÷2得：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol^-1，故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol^-1．

點(diǎn)評 本題考查了平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)，平衡移動(dòng)原理分析應(yīng)用以及蓋斯定律的應(yīng)用等，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．