Question

（8分）能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。

（1）用CO合成甲醇的反应为                 。

；在容积为1L的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H₂，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的            （填“<”“>”或“=”）0。

（2）利用工业废水中的CO₂可制取甲醇，其反应为。

①已知下列反应的能量变化如图所示：

由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为                  。

②为探究用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示，从反应开始到平衡，                  ．

（3）工业上可利用甲醇部分氧化法制取氢气。在一定温度下以为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图2所示。在制备H₂时最好控制=                。

Answer

（每空2分，共8分）

（1）< （2）①

②0．225mol/（L·min） （3）0．5

【解析】

试题分析：（1）当反应达到平衡后，由于升高温度，n（CH3OH）减小，平衡时CH3OH的含量降低，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向是吸热反应，所以正反应是放热反应。故△H＜0。

（2） ①由图一可知：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（l） △H=+41KJ/mol， 由图二可知：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H= -91KJ/mol，将两式相加可得：CO2（g） +3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g） ΔH= —50KJ/mol．；

② V（CO2）= （1．00-0．25） mol/L÷10min= 0．075mol/（l·min），V（H2）:V（CO2）=3:1，所以V（H2）=3V（CO2）=0．225mol/（L·min） ；

（3）反应开始时n（CH3OH）=0．6mol，n（CO）=0mol，n（H2）=0mol。假设反应过程中CH3OH改变的物质的量为X，则达到平衡时各物质的物质的量为n（CH3OH）= （0．6-X）mol， n（CO） =Xmol n（H2）=2Xmol，对于体积固定的密闭容器中的气体反应来说，反应前后的压强比等于它们的物质的量的比。所以（0．6+2X）÷0．6=2．2，解得X=0．36。所以CH3OH的平衡转化率为0．36÷0．6×100﹪=60﹪。②由图可知当n（O2）／n（CH3OH） =0．25时得到的产物是甲醛，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为2CH3OH +O2=2HCHO+2H2O。在制备H2时由于在n（O2）／n（CH3OH） =0．5时选择性最高，所以最好控制n（O2））/n（CH3OH）= 0．5。

考点：考查化学平衡的移动、盖斯定律及化学平衡的计算等。