Question

12．甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
Ⅰ．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
Ⅱ．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
Ⅲ．CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
回答下列问题：
（1）已知反应Ⅰ中相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O	C≡O	H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	1 076	465	413

由此计算△H₁=-99kJ•mol^-1；已知△H₂=-58kJ•mol^-1，则△H₃=+41kJ•mol^-1．
（2）反应Ⅰ的化学平衡常数K表达式为$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a（填曲线标记字母），其判断理由是反应Ⅰ正反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小．

Answer 1

分析 （1）反应热=反应物总键能-生成物总键能；根据盖斯定律：反应Ⅱ-反应Ⅰ=反应Ⅲ，反应热也进行相应的计算；
（2）化学平衡常数指可逆反应得到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值．

解答 解：（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H₁=1076kJ．mol^-1+2×436kJ．mol^-1-（3×413+343+465）kJ．mol^-1=-99kJ．mol^-1；
根据盖斯定律：反应Ⅱ-反应Ⅰ=反应Ⅲ，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ．mol^-1-（-99kJ．mol^-1）=+41kJ．mol^-1，
故答案为：-99；+41；
（2）反应①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
反应Ⅰ正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，曲线a正确反映平衡常数K随温度变化关系，
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；a；反应Ⅰ正反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小．

点评 本题考查反应热有关计算、平衡常数及其影响因素等，侧重考查学生分析计算能力，需要学生具备扎实的基础，难度中等．