Question

（10分）研究和開發(fā)CO2和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護和資源利用雙贏的課題。在催化劑作用下，CO可用于合成甲醇：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。

（1）若在恒溫恒壓的條件下，向密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2，合成甲醇，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示：

①該反應(yīng)的正反應(yīng)屬于________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。

②在0.1 MPa、100 ℃的條件下，該反應(yīng)達到平衡時容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為_________mol。

（2）若在恒溫恒容的條件下，向上述平衡體系中充入4 mol CO，8 mol H2，與（1）相比，達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率_______（填“增大”，“不變”或“減小”）， 平衡常數(shù)K_______（填“增大”，“不變”或“減小”）。

（3）在上述合成甲醇的反應(yīng)中需要用到H2做反應(yīng)物，以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。已知：①CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) ΔH = +206.2 kJ·mol-1

②CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH = +247.4 kJ·mol-1

則CH4和H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2的熱化學方程式為： 。

Answer 1

（1） ①放熱 （2分） ②8 （2分） （2）減小 （2分） 不變 （2分）（3） CH4(g) + 2H2O(g) === CO2(g) + 4H2(g) ΔH = +165.0 kJ·mol-1 （2分）

【解析】

試題分析：（1） ①從圖看出，壓強不變時，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，說明升高溫度平衡向逆向移動，故反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②在0.1 MPa、100 ℃的條件下CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，根據(jù)反應(yīng)方程式：

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。

n(起始)/ mol 4 8 0

n(變化)/ mol 2 4 2

n(平衡)/mol 2 4 2 所以平衡時氣體總物質(zhì)的量為8mol.

（2）反應(yīng)是一個氣體壓強減小的反應(yīng)，如果在恒溫恒容的條件下反應(yīng)，相對于（1）是減小了壓強，平衡向逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度沒有變，平衡常數(shù)不發(fā)生改變。 （3）將①×-②可得CH4和H2O(g)的反應(yīng)方程式，則ΔH =206.2×2-247.4=+165.0 kJ·mol-1，故CH4和H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2的熱化學方程式為： CH4(g) + 2H2O(g) === CO2(g) + 4H2(g) ΔH = +165.0 kJ·mol-1

考點：化學平衡圖像、化學平衡的移動和熱化學方程式的計算。