题目内容
【题目】煤的气化在煤化工业中占有重要地位,至今仍然是化学工业的重要组成部分。
(1)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。请写出甲醇(CH3OH)不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:________。
(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
①由表中数据判断△H_______0(填“>”、“=”或“<”)
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,4min达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,此时的温度为________,则反应速率v(H2)=__________。
(3)T℃时,在t0时刻,合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡,若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的一半,在t2时刻又达到新的平衡,请在图中用曲线表示t1~t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图_______(其他条件不变,曲线上必须标明氢气、甲醇)。
【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/mol < 250℃ 0.4mol/(L·min)
【解析】试题分析:(1)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJmol-1和-726.5kJmol-1,则
①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJmol-1
②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-726.5kJmol-1
由盖斯定律可知用②-①得反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)的反应热△H=-726.5kJmol-1-(-283.0kJmol-1)=-443.5kJmol-1;
(2)①由表中数据可知随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,因此正反应是放热反应,则△H<0;
② CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g)
c(起始)mol/L 1 3 0
c(变化)mol/L 0.8 1.6 0.8
c(平衡)mol/L 0.2 1.4 0.8
则平衡常数K=
所以此时的温度为250℃
反应速率v(H2)=1.6mol/L÷4min=0.4mol/(L·min)。
(3)T℃时,在t0时刻,合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)达到平衡,若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的1/2,压强增大,平衡显正反应方向进行,所以t1~t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图为(见答案)。
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