Question

16．能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）已知：CO、H₂、CH₃OH（g）的燃烧热分别为283kJ/mol、285.8kJ/mol、768kJ/mol工业上一般采用利用合成气发生下列反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H．
①完成该热化学方程式：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H-127.4KJ kJ/mol；
②某温度下，将2mol CO和6mol H₂充人2L的密闭容器中，充分反应达到平衡，
测得c（ H₂）=2.2mol•L^-1，则CO的转化率为40%．
（2）T₁℃时，此反应的平衡常数为K（T₁）=50．此温度下，在一个2L的密闭容器中加入一定量CO和H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	C H3O H
浓度/（mol•L-1）	0.2	0.2	0.4

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正=v_逆值（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若其他条件不变，在T₂℃反应l0min后又达到平衡，测得n（H₂）=0.3mol，试比较：温度T₁＜T₂（填“＞”、“=”或“＜”，下同）T₂℃时该反应的平衡常数K（T₂）＜50．
③若其他条件不变时，只改变反应的某一个条件，下列说法正确的是BC．
A．若达到新平衡时c（CO）=0.3mo1/L，平衡一定逆向移动
B．若将容器体积缩小到原来的一半，达到新平衡时，0.2mol/L＜c（CO）＜0.4mol/L
C．若向容器中同时加入0.4mol CO和0.8mol CH₃OH（g），平衡不移动
D．若向容器中加入0.8mol CH₃ OH（g），达到新平衡时，CO的体积分数不变．

Answer 1

分析 （1）①分别写出CO、H₂、CH₃OH热化学方程式后，根据盖斯定律就可得出要求的热化学方程式及反应热，分析判断，自发进行的反应判断依据是△H-T△S＜0分析；
②依据化学平衡三段式列式计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（2）①依据计算浓度商和平衡进行比较判断反应进行的方向；
②在T₂℃反应l0min后又达到平衡，测得n（H₂）=0.3mol，氢气增多，平衡逆向进行，逆向是吸热反应；
③依据化学平衡移动原理和影响因素分析判断．

解答 解：（1）①CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.5 kJ•mol^-1 ①
H₂燃烧的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ•mol^-1 ②
CH₃OH燃烧的热化学方程式：CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.7 kJ•mol^-1 ③
将①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-127.4KJ•mol^-1；
故答案为：-127.4；
②某温度下，将2mol CO和6mol H₂充人2L的密闭容器中，充分反应达到平衡，测得c（H₂）=2.2mol•L^-1，
                  CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）
起始量（mol/L）   1        3          0
变化量（mol/L）   0.4     0.8         0.4
平衡量（mol/L）   0.6     2.2          0.4
则CO的转化率=$\frac{0.4mol/L}{1mol/L}$×100%=40%；
故答案为：40%；
（2）①T₁℃时，此反应的平衡常数为K（T₁）=50，Qc=$\frac{0.4}{0.2×0．{2}^{2}}$=50=K，故反应达到平衡，正逆反应速率相同，
故答案为：=；  
②在T₂℃反应l0min后又达到平衡，测得n（H₂）=0.3mol，氢气增多，平衡逆向进行，逆向是吸热反应，说明是温度升高，T₂＞T₁，温度升高平衡逆向移动，所以平衡常数减小，所以K₂＜50，
故答案为：＜；＜；
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
A．若达到新平衡时c（CO）=0.3mol/L，可以增大一氧化碳的量，平衡不一定逆向移动，故A错误；
B．若将容器体积缩小到原来的一半，相当于增大压强，浓度增大一倍，平衡向气体体积减小的方向进行，达到新平衡时，0.2mol/L＜c（CO）＜0.4mol/L，故B正确；
C．若向容器中同时加入0.4mol CO和0.8mol CH₃OH（g），计算浓度商Q=$\frac{0.8+0.4}{（0.2+0.4）×0．{2}^{2}}$=50，和0.2molCO，0，2molH₂，0.4molCH₃OH的平衡状态相同，故平衡不移动，故C正确；
D．若向容器中加入0.8mol CH₃OH（g），相当于增大压强，平衡正向进行，达到新平衡时，CO的体积分数减小，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断，主要是平衡常数的分析应用，掌握平衡移动原理的分析方法是关键，题目难度中等．