Question

（11分）研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在压强为0.1Mpa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）平衡时CO的转化率与温度，压强的关系如下图：

（i）该反应属于_____________反应：（填“吸热”或“放热”）。
（ii）100℃时，该反应的平衡常数：K=_____________；（用a、b的代数式表示）。
若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法正确的是：_________________填序号）

A．该反应使用催化剂意义不大；

B．该反应发生将在很短时间内完成；

C．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小；

D．该反应一定是放热反应；

（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO，2amolH2，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”，下同）平衡常数：________。
（iv）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5molCO，7.5molH₂，反应生成CH₃OH（g），达到平衡时，CO转化率为90%，此时容器内压强为开始时的压强__________倍。
（2）某温度条件下，若将CO₂（g）和H₂（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
则CO₂（g）和H₂（g）反应生成液态水的热化学方程式为：_________________________。

Answer 1

（1）（i）放热 （ii）b²/a²   C （iii）增大 不变 （iv）0.55
（2）CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol

（i）压强一定时，升温CO的转化率降低，即平衡左移，正反应为放热反应
（ii）0.1Mpa、100℃条件下，在体积为bL的密闭容器中达到平衡时，CO的转化率为0.5：
反应中：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
初n：   a        2a             0
△n：   0.5a      a             0.5a
平衡n：0.5a       a            0.5a
故K=
若一个可逆反应的平衡常数K值很大，只能说明正反应的趋势很大，与其反应历程（是否使用催化剂）、是否放热、反应速率无关；由平衡常数的概念可知，该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小，选C
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO，2amolH₂，相当于加压，达到平衡时，CO的转化率增大，但平衡常数只与温度有关，其值不会改变
（iv）由“三段式”来判定：
反应中：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
初n：   2.5        7.5          0
△n：  2.25       4.5         2.25
平衡n： 0.25        3         2.25
在容积不变的情况下，压强比等物质的量比，故达到平衡时，容器内压强为开始时的压强的=0.55倍
（本小题可通过差量法来计算，更加简洁）
（2）由所给两热化学方程式：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
②H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
根据盖斯定律可知②×4－①，得CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol