Question

工業(yè)上常利用CO和H₂合成可再生能源甲醇．
（1）已知CO（g）、CH₃OH（l）的燃燒熱分別為283.0kJ?mol^-1和726.5kJ?mol^-1，則CH₃OH（l）不完全燃燒生成CO（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）合成甲醇的方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在230℃?270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比n（H₂）：n（CO），分別在230℃、250℃和270℃進行實驗，結(jié)果如圖所示．其中270℃的實驗結(jié)果所對應(yīng)的曲線是

 

（填字母）；當(dāng)曲線X、Y、Z對應(yīng)的投料比達(dá)到相同的CO平衡轉(zhuǎn)化率時，對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投較比的關(guān)系是

 

．
（3）當(dāng)投料比為1：1，溫度為230℃，平衡混合氣體中，CH₃OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

 

（保留1位小數(shù)）；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小；CO為有毒氣體反應(yīng)時盡可能完全轉(zhuǎn)化，圖象分析判斷反應(yīng)溫度與投較比的關(guān)系；
（3）依據(jù)圖象分析當(dāng)投料比為1：1，一氧化碳轉(zhuǎn)化率為40%，依據(jù)化學(xué)平衡三段式計算．

解答：解：（1）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，則
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（l）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知，②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），則△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（2）工業(yè)上用反應(yīng)④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進行實驗，結(jié)果如圖．合成甲醇是放熱反應(yīng)，溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，結(jié)合圖象可知，270℃的實驗結(jié)果所對應(yīng)的曲線是Z，CO為有毒氣體反應(yīng)時盡可能完全轉(zhuǎn)化，由圖象分析投料比越高，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越高，
故答案為：Z；投料比越高，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越高；      
（3）當(dāng)投料比為1：1，溫度為230℃，曲線為x，圖象分析判斷，一氧化碳轉(zhuǎn)化率為40%，
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）   x      x          0
變化量（mol）   0.4x    0.8x      0.4x
平衡量（mol）0.6x     0.2x       0.4x
則平衡混合氣體中，CH₃OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=

0.4x

1.2x

×100%=33.3%，
故答案為：33.3%；40%．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用，圖象分析判斷，化學(xué)平衡的進行方向，題目難度中等．