题目内容

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1

反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是________(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,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。

③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。

(2)已知在常温常压下:

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:__________________________。

 

(1)①Ⅰ ②< ③80% 250 ℃

(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)ΔH=-442.8 kJ·mol-1

【解析】(1)①反应Ⅰ的产物只有甲醇,而反应Ⅱ的产物有两种,故反应Ⅰ符合“原子经济”原则;②观察图表数据可得,升温时,K值变小,说明该反应的正反应为放热反应,即ΔH1<0;③CO的转化率为(2 mol-0.2 mol·L-1×2 L)/2 mol×100%=80%;此时的化学平衡常数为K==≈2.041,故此时的温度为250 ℃。(2)将三个热化学方程式进行变形:[①+(-②)+4×③]×,可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式,即CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=[ΔH1+(-ΔH2)+4ΔH3]×=-442.8 kJ·mol-1。

 

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