Question

15．甲醇既可用于基本有機原料，又可作為燃料用于替代礦物燃料． 以下是工業(yè)上合成甲醇的兩個反應(yīng)：
反應(yīng) I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng) II：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是I（填“I”或“II”）
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng) I 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

由表中數(shù)據(jù)判斷反應(yīng) I 為放熱反應(yīng)（填“吸”或“放”）
③某溫度下，將 2 mol CO 和 6 mol H₂ 充入 2L 的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測 得 c（CO）=0.2 mol/L，則 CO 的轉(zhuǎn)化率為80%，此時的溫度為250℃（從表中選擇）．

Answer 1

分析 ①“原子經(jīng)濟”是指在化學(xué)品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，原子利用率為100%最經(jīng)濟；
②由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
③CO的起始濃度為1mol/L、H₂ 的起始濃度為3mol/L，平衡時c（CO）=0.2 mol/L，則△c（CO）=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由方程式可知△c（H₂ ）=2△c（CO）=1.6mol/L，故平衡時H₂ 的濃度為3mol/L-1.6mol/L=1.4mol/L，平衡時c（CH₃OH）=△c（CO）=0.8mol/L，CO 的轉(zhuǎn)化率=$\frac{CO濃度變化量}{CO起始濃度}$×100%，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$．

解答 解：①反應(yīng)I中所用原材料原子均轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，原子利用率為100%最經(jīng)濟，反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”，故答案為：Ⅰ；
②由表數(shù)據(jù)可知，溫隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，故正向放熱反應(yīng)，故答案為：放；
③CO的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、H₂ 的起始濃度為$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時c（CO）=0.2 mol/L，則△c（CO）=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由方程式可知△c（H₂ ）=2△c（CO）=1.6mol/L，故平衡時H₂ 的濃度為3mol/L-1.6mol/L=1.4mol/L，平衡時c（CH₃OH）=△c（CO）=0.8mol/L，
CO 的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%，
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$≈2.041，所以溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計算、化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用等，難度不大，注意掌握平衡常數(shù)應(yīng)用．