Question

16．能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問(wèn)題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）已知：CO、H₂、CH₃OH（g）的燃燒熱分別為283kJ/mol、285.8kJ/mol、768kJ/mol工業(yè)上一般采用利用合成氣發(fā)生下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H．
①完成該熱化學(xué)方程式：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H-127.4KJ kJ/mol；
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充人2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡，
測(cè)得c（ H₂）=2.2mol•L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為40%．
（2）T₁℃時(shí)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)為K（T₁）=50．此溫度下，在一個(gè)2L的密閉容器中加入一定量CO和H₂，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	C H3O H
濃度/（mol•L-1）	0.2	0.2	0.4

①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正=v_逆值（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若其他條件不變，在T₂℃反應(yīng)l0min后又達(dá)到平衡，測(cè)得n（H₂）=0.3mol，試比較：溫度T₁＜T₂（填“＞”、“=”或“＜”，下同）T₂℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K（T₂）＜50．
③若其他條件不變時(shí)，只改變反應(yīng)的某一個(gè)條件，下列說(shuō)法正確的是BC．
A．若達(dá)到新平衡時(shí)c（CO）=0.3mo1/L，平衡一定逆向移動(dòng)
B．若將容器體積縮小到原來(lái)的一半，達(dá)到新平衡時(shí)，0.2mol/L＜c（CO）＜0.4mol/L
C．若向容器中同時(shí)加入0.4mol CO和0.8mol CH₃OH（g），平衡不移動(dòng)
D．若向容器中加入0.8mol CH₃ OH（g），達(dá)到新平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)不變．

Answer 1

分析 （1）①分別寫(xiě)出CO、H₂、CH₃OH熱化學(xué)方程式后，根據(jù)蓋斯定律就可得出要求的熱化學(xué)方程式及反應(yīng)熱，分析判斷，自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)判斷依據(jù)是△H-T△S＜0分析；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（2）①依據(jù)計(jì)算濃度商和平衡進(jìn)行比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
②在T₂℃反應(yīng)l0min后又達(dá)到平衡，測(cè)得n（H₂）=0.3mol，氫氣增多，平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)；
③依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理和影響因素分析判斷．

解答 解：（1）①CO燃燒的熱化學(xué)方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.5 kJ•mol^-1 ①
H₂燃燒的熱化學(xué)方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ•mol^-1 ②
CH₃OH燃燒的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.7 kJ•mol^-1 ③
將①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-127.4KJ•mol^-1；
故答案為：-127.4；
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充人2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（H₂）=2.2mol•L^-1，
                  CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）
起始量（mol/L）   1        3          0
變化量（mol/L）   0.4     0.8         0.4
平衡量（mol/L）   0.6     2.2          0.4
則CO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.4mol/L}{1mol/L}$×100%=40%；
故答案為：40%；
（2）①T₁℃時(shí)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)為K（T₁）=50，Qc=$\frac{0.4}{0.2×0．{2}^{2}}$=50=K，故反應(yīng)達(dá)到平衡，正逆反應(yīng)速率相同，
故答案為：=；  
②在T₂℃反應(yīng)l0min后又達(dá)到平衡，測(cè)得n（H₂）=0.3mol，氫氣增多，平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，說(shuō)明是溫度升高，T₂＞T₁，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，所以平衡常數(shù)減小，所以K₂＜50，
故答案為：＜；＜；
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
A．若達(dá)到新平衡時(shí)c（CO）=0.3mol/L，可以增大一氧化碳的量，平衡不一定逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．若將容器體積縮小到原來(lái)的一半，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，濃度增大一倍，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，達(dá)到新平衡時(shí)，0.2mol/L＜c（CO）＜0.4mol/L，故B正確；
C．若向容器中同時(shí)加入0.4mol CO和0.8mol CH₃OH（g），計(jì)算濃度商Q=$\frac{0.8+0.4}{（0.2+0.4）×0．{2}^{2}}$=50，和0.2molCO，0，2molH₂，0.4molCH₃OH的平衡狀態(tài)相同，故平衡不移動(dòng)，故C正確；
D．若向容器中加入0.8mol CH₃OH（g），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析判斷，主要是平衡常數(shù)的分析應(yīng)用，掌握平衡移動(dòng)原理的分析方法是關(guān)鍵，題目難度中等．