题目内容
研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题．在催化剂作用下，CO可用于合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．（1）若在恒温恒压的条件下，向密闭容器中充入4mol CO和8mol H2，合成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：
①该反应的正反应属于
②在0.1MPa、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器内气体的物质的量为
（2）若在恒温恒容的条件下，向上述平衡体系中充入4mol CO，8mol H2，与（1）相比，达到平衡时CO转化率
（3）在上述合成甲醇的反应中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．
已知：
①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ?mol-1则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：
考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）①由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，据此判断；
②根据CO的转化率计算平衡时CO的物质的量和各组分的物质的量；
（2）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4mol CO，8mol H2，等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动；
化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
（3）根据盖斯定律书写目标热化学方程式．
②根据CO的转化率计算平衡时CO的物质的量和各组分的物质的量；
（2）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4mol CO，8mol H2，等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动；
化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
（3）根据盖斯定律书写目标热化学方程式．
解答：
解：（1）①由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应，故答案为：放热；
②CO转化率为0.5，则平衡时CO的物质的量为4mol×（1-0.5）=2mol，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始（mol） 4 8 0
变化（mol） 2 4 2
平衡（mol） 2 4 2
反应达到平衡时容器内气体的物质的量为2+4+2=8mol，故答案为：8；
（2）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4 molCO，8 mol H2，等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：增大；不变；
（3）已知①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ?mol-1
由①×2-②得CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ?mol-1，
故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ?mol-1．
②CO转化率为0.5，则平衡时CO的物质的量为4mol×（1-0.5）=2mol，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始（mol） 4 8 0
变化（mol） 2 4 2
平衡（mol） 2 4 2
反应达到平衡时容器内气体的物质的量为2+4+2=8mol，故答案为：8；
（2）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4 molCO，8 mol H2，等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：增大；不变；
（3）已知①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ?mol-1
由①×2-②得CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ?mol-1，
故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0 kJ?mol-1．
点评：本题考查平衡常数、化学平衡计算、化学平衡的影响因素及读图能力等，综合性较大，难度中等，应加强平时知识的积累，注意利用定一议二原则分析图象．
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