Question

12．碳及其化合物在生产生活中的应用比较广泛，回答下列问题：
（1）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₁═-285.8KJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁═-725.5KJ•mol^-1
则CO₂（g）+3H₂（g）═CH₂OH（l）+H₂O（l）的反应热△H═-131.9KJ/mol；．
（2）某研究小组用CO合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H＜0，将三组混合气体分别通入到三个2L恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组实验数据：

实验组	温度	起始时物质的量/mol			平衡时物质的量/mol			达到平衡所需的时间/min
		CO	H2	CH3OH	CO	H2	CH3OH
1	650℃	2.0	6.0	0			1.0	5
2	900℃	2.0	6.0	0	1.2			2
3	650℃	1.0	4.0	2.0	a	b	c	t

实验1条件下平衡常数K=0.25，a、b之间可能的关系为b=2a+1．
（3）已知CO的转化率（a）与温度（T）、压强（p）的关系如右图所示：
①p₁＜p₂（填“＜”、“＞”或“═”），先升高温度，后增大压强，能否实现b点到c点的转化？能（填“能”或“不能”），原因是先升高温度，后增大压强，一氧化碳转化率先减小后增大，可以到达C点一氧化碳转化率不变．
②a、c两点的反应速率为v1＜v2（填“＜”、“＞”或“═”）
③在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是：增大氢气浓度，增大压强、降低温度（答出三条措施）

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，①×3-②得到；
（2）结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度
                 CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）
起始量（mol/L）   1       3         0
变化量（mol/L）   0.5      1        0.5
平衡量（mol/L）   0.5     2         0.5
K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
实验3温度不变，平衡常数不变，计算浓度商判断反应进行的方向，结合化学平衡三段式，起始量=消耗量+平衡量计算得到ab可能的关系；
（3）①该反应是反应前后气体体积减小的放热反应，相同温度下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，压强一定，升高温度，平衡逆向进行；
②ac点在曲线上压强相同，c点温度高于a点，反应速率大；
③提高CO的转化率可采取的措施是改变条件促使平衡正向进行．

解答 解：（1）：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₁═-285.8KJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁═-725.5KJ•mol^-1
依据盖斯定律①×3-②计算得到，CO₂（g）+3H₂（g）═CH₂OH（l）+H₂O（l）△H═-131.9KJ/mol，
故答案为：-131.9KJ/mol；
（2）结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度，起始浓度，c（CO）=1mol/L，c（H₂）=3mol/L
                 CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）
起始量（mol/L）   1       3         0
变化量（mol/L）   0.5      1        0.5
平衡量（mol/L）   0.5     2         0.5
K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{0.5}{0.5×{2}^{2}}$=0.25；
实验3温度不变，平衡常数不变，计算浓度商判断反应进行的方向，Q=$\frac{1}{0.5×{2}^{2}}$=0.5＞K，反应正向进行
结合化学平衡三段式，
                 CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）
起始量（mol/L）   0.5       2         1
变化量（mol/L）  c-1     2c-2        c-1
平衡量（mol/L）   a         b         c
起始量=消耗量+平衡量，a+c-1=0.5，2c-2+b=2
得到b=2a+1，
故答案为：0.25，b=2a+1；
（3）①该反应是反应前后气体体积减小的放热反应，相同温度下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，压强越大一氧化碳转化率增大，P₁＜P₂；压强一定，升高温度，平衡逆向进行，一氧化碳转化率减小，先升高温度，后增大压强，一氧化碳转化率先减小后增大，可以到达C点一氧化碳转化率不变，所以能实现b点到c点的转化，
故答案为：＜，能，先升高温度，后增大压强，一氧化碳转化率先减小后增大，可以到达C点一氧化碳转化率不变；
②C点温度高反应速率快达到反应速率需要的时间短，V₁＜V₂，故答案为：＜；
③反应是气体体积减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压、分离出甲醇、增大氢气浓度等，故答案为：增大氢气浓度，增大压强、降低温度．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律的计算应用，化学平衡影响因素判断，图象分析判断，主要是化学平衡移动原理的应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．