Question

15．甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料． 以下是工业上合成甲醇的两个反应：
反应 I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反应 II：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是I（填“I”或“II”）
②下表所列数据是反应 I 在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断反应 I 为放热反应（填“吸”或“放”）
③某温度下，将 2 mol CO 和 6 mol H₂ 充入 2L 的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测 得 c（CO）=0.2 mol/L，则 CO 的转化率为80%，此时的温度为250℃（从表中选择）．

Answer 1

分析 ①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，原子利用率为100%最经济；
②由表中数据可知，随温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
③CO的起始浓度为1mol/L、H₂ 的起始浓度为3mol/L，平衡时c（CO）=0.2 mol/L，则△c（CO）=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由方程式可知△c（H₂ ）=2△c（CO）=1.6mol/L，故平衡时H₂ 的浓度为3mol/L-1.6mol/L=1.4mol/L，平衡时c（CH₃OH）=△c（CO）=0.8mol/L，CO 的转化率=$\frac{CO浓度变化量}{CO起始浓度}$×100%，平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$．

解答 解：①反应I中所用原材料原子均转化到最终产物中，原子利用率为100%最经济，反应Ⅰ符合“原子经济”，故答案为：Ⅰ；
②由表数据可知，温随温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则逆向是吸热反应，故正向放热反应，故答案为：放；
③CO的起始浓度为$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、H₂ 的起始浓度为$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡时c（CO）=0.2 mol/L，则△c（CO）=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由方程式可知△c（H₂ ）=2△c（CO）=1.6mol/L，故平衡时H₂ 的浓度为3mol/L-1.6mol/L=1.4mol/L，平衡时c（CH₃OH）=△c（CO）=0.8mol/L，
CO 的转化率=$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%，
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$≈2.041，所以温度为250℃，
故答案为：80%；250℃．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算、化学平衡常数及应用等，难度不大，注意掌握平衡常数应用．