Question

8．（1）工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
实验测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如下图1所示．

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=0.225mol/（L．min）；
②图2是改变温度时H₂的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是放热（填“吸”或“放”）反应．
（2）工业上可利用煤的气化产物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃），其三步反应如下：
①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
总合成反应的热化学方程式为2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①10min到达平衡，平衡时CH₃OH的浓度变化量为0.75mol/L，则氢气浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②由图可知，改变温度正逆反应速率都增大，为升高温度，而升高温度平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动；
（2）已知：①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）．

解答 解：（1）①10min到达平衡，平衡时CH₃OH的浓度变化量为0.75mol/L，则氢气浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，则v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L．min），
故答案为：0.225mol/（L．min）；
②由图可知，改变温度正逆反应速率都增大，为升高温度，而升高温度平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，
故答案为：放；
（2）已知：①2H₂ （g）+CO（g）═CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂ （g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），则△H=2×（-90.8kJ•mol^-1）-23.5kJ•mol^-1=-205.1kJ•mol^-1，
热化学方程式为：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1，
故答案为：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-205.1kJ•mol^-1．

点评 本题考查化学反应速率计算与影响因素、化学平衡影响因素、热化学方程式书写等，难度不大，注意基础知识的理解掌握．